Astronomi ve Kozmoloji

Karanlık Madde Nedir? Var Olduğunu Nasıl Biliyoruz?

Fizikçiler, bildiğimiz evrendeki kütle ve enerjinin yüzde 27 gibi şaşır­tıcı derecede büyük bir kısmının “karanlık madde” adı verilen bir şeyden oluştuğuna inanmaktadır. Bu, evrenin büyük çoğunluğunu oluşturan maddenin yüzyıllardır düşündüğümüzden çok farklı bir şey olduğu an­lamına gelir. Bu gizemli madde, bildiğimiz normal maddenin beş katından daha fazladır. 20.yüzyılın insanlığa verdiği en önemli derslerden biri de belki bilinen maddenin evrenin yalnızca yaklaşık %4’ünü oluşturduğunun öğrenilmesidir. Bilim insanları son 20 yılda karanlık maddenin ne olduğu hakkında birçok teori geliştirdiler ve birçok dedektör ürettiler ama şimdilik kayda değer bir bilgi yok. Bulanın ise Nobel Ödülünü alacağı neredeyse kesin. Öyleyse nedir bu karanlık madde?

Karanlık Maddeyi Nasıl Fark Ettik?

Her şey 1600’lerin başında Johannes Kepler’in, bir gezegenin Güneş’ten ne kadar uzaktaysa, Güneş’in etrafında o kadar yavaş döndüğünü keşfetmesi ile başladı. Birkaç on yıl sonra Newton geldi ve temel yerçekimi yasalarını ortaya koydu. Newton’un yerçekimi yasasını kullanarak Güneş’in yerçekimini hesapladık ve bu da bize Güneş’in kütlesi hakkında ayrıntılar verdi. Teleskoplar ve diğer astronomik teknolojilerdeki ilerlemeyle birlikte, bilim insanları Newton’un yerçekimi yasasını dönen galaksiler üzerinde de onları incelemek için uygulamaya başladılar.

1781 yılında Sir William Herschel Uranüs gezegenini keşfetti. Gökbilimciler hemen Uranüs’ün yörüngesini çalışmaya başladılar. İlginç bir şekilde Uranüs’ün yörüngesi Newton yasalarına tam uymuyordu. Hemen iki çözüm önerildi. Ya daha dışarıda bir gezegen vardı ya da Newton hatalıydı. Nitekim matematiğin büyük bir zaferi olarak 65 yıl sonra 1846’da Neptün keşfedildi. Ancak bazı sorunlar tam olarak çözülmemişti.

güneşe olan uzaklık
Güneş’in etrafında dolanan gezegenlerin hızlarının kıyaslaması görseldeki gibi oluyor. 

1930’larda, Fritz Zwicky adlı bir İsviçreli gökbilimci, Koma kümesindeki gökadaları incelerken, birkaç gökadanın çok yüksek hızda hareket ettiğini fark etti. Bu uzaklaşan galaksilerin hızını açıklayabilmek için yaklaşık 100 kat daha fazla maddeye ihtiyaç olduğunu hesapladı. Ama ortada görünür bir madde yoktu. Bu nedenle ona karanlık madde adını verdi. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, o sıradaki bilim topluluğu Fritz’in fikri ile ikna olmamıştı. Fikrinin ciddiye alınması 40 yıl daha geçmesi gerekiyordu.

1970’lerde Vera Rubin adlı başka bir gökbilimci sarmal gökadaları inceliyordu. Tıpkı Zwicky gibi, galaksinin merkezinden daha uzaktaki gaz bulutlarının Newton tarafından belirlenen yerçekimi yasalarına göre daha yavaş hareket etmesi gerektiğini görmeyi bekliyordu. Ancak gözlemlediği şey tam tersiydi. Bu oldukça garipti. Galaksinin görünür kütlesi, bu kadar hızlı hareket eden yıldızları yörüngede tutacak kadar yerçekimine sahip değildi. Görünen yıldızların nispeten az olduğu galaksilerin dış bölgelerinde muazzam miktarda görünmeyen madde olması gerektiği öngörüldü. Rubin, bu görünmez karanlık maddenin, sıradan maddenin tüm kütlesinden yaklaşık 5-6 kat daha büyük olduğunu hesapladı.

Karanlık Maddenin Orada Olduğunu Nereden Biliyoruz?

Galaksilerin Dönüşü

Karanlık madde ve dönen galaksiler arasındaki bağlantıyı anlayabil­mek için bir atlıkarıncanın içine kucak dolusu pinpon topu koyduğunu­zu ve döndürdüğünüzü hayal edin. Bu durumda pinpon toplarının kenarlardan dışarı savrulması gerekir. Galaksilerin dönme prensibi de aynen buna benzer. Bunu engelleyen tek şey galakside bulunan toplam kütlenin yarattığı kütle çekim kuvvetidir. Galaksi ne kadar büyük bir hızla dönerse, yıldızların savrulmasını önlemek için o oranda kütle mik­tarına ihtiyaç vardır. Buna karşılık, eğer galaksinin kütlesini biliyorsak dönüş hızını da öğrenebiliriz. Ancak yukarıda kısaca aktarmaya çalıştığımız gibi ga­laksilerin, barındırdıkları yıldızların sayısına oranla dönmeleri gereken­den daha hızlı durumda. Bunun mümkün olabilmesi için galaksilerin kütlelerinde bir artış olması gerekiyor. Bu artışın gözle görülür başka bir kaynağı olmadığı için karanlık maddeden kaynaklanması gerekir.

KütleÇekimsel Mercek Etkisi

Karanlık maddenin gerçek olduğuna dair bilimcileri ikna eden di­ğer önemli kanıtsa onun, ışığı bükebiliyor olduğunun gözlemlenmesidir. Buna kütleçekimsel mercek etkisi adı verilmiştir. Gökbilimciler bazen gökyüzünde bir noktaya baktıklarında bir tuhaf­lık olduğunu fark ederler. Baktıkları noktada bir galaksinin görüntüsünün tıpatıp aynısı başka bir yerde daha karşılarına çıkar. Aynı galaksiyi iki defa görmek, sizinle galaksi arasında görünmez bir şeyin olduğuna mükemmel bir kanıttır. Bu görünmez kütle, bir mercek gibi davranarak galaksiden yayılan ışığı bü­ker. Bu sebeple iki ayrı yerdeymiş gibi gözükmesine sebep olur.

Çarpışan Galaksiler

Karanlık maddeye dair en inandırıcı kanıta iki galaksinin birbiriyle devasa çarpışmasının gözlenmesi esnasında rastlanılmıştır. İki galaksi kü­mesinin çarpışması milyonlarca yıl önce meydana geldiği için bu olaya tanıklık etme şansımız yok. Ancak çarpışmadan yayılan ışığın bize ulaşması milyonlarca yıl sürdüğü için bu çarpışmanın sonuçlarını izleyebiliriz. Ga­laksilerin çarpıştığı bölgenin yakınlarında iki devasa karanlık madde kü­mesinin varlığı ışığın bükülmesi sonucunda gözlemlenmiştir. Çarpışma, galaksilerin içinde barındırdıkları karanlık maddeyi serbest bırakmıştır.

Karanlık madde hakkında emin olduğumuz bir şey varsa, o da bizden saklanır gibi bir hali olmadığı. Tam şu anda siz de karanlık madde ile çevrelenmiş durumdasınız. Ancak dört bir yanımızı sarmasına rağmen hakkındaki gizem hala mevcudiyetini koruyor. Neyse ki, karanlık madde üzerine araştırmalar ve çalışmalar tüm hızıyla devam ediyor ve her geçen gün bilgi birikimimiz artıyor.

Kaynaklar ve İleri Okumalar:

Matematiksel

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu