Astronomi ve Kozmoloji

Karanlık Madde ve Karanlık Enerji: Kozmolojinin En Büyük Gizemleri

Evren büyüyor, hem de giderek artan bir hızla büyüyor. Günümüzde bilim insanlarının odak noktaları bunun neden böyle olduğunu çözmek üzerine yoğunlaşıyor. Evrenin genişlemesinin nedeninin de “karanlık enerji” adını verdikleri bir fenomen olduğu düşünülüyor. Dünya, güneş, diğer yıldızlar ve galaksiler dahil olmak üzere görünen evren, atomlar halinde bir araya toplanmış protonlar, nötronlar ve elektronlardan oluşur. 20. yüzyılın belki de en şaşırtıcı keşiflerinden biri, bu sıradan veya baryonik maddenin evrenin kütlesinin yüzde 5’inden daha azını oluşturmasıydı.

Karanlık madde ve karanlık enerjinin evrendeki tahmini dağılımı. Grafiğe göre evrenin %74’ünü karanlık enerji, %22’sini karanlık madde, %3,6’sı ise bildiğimiz anlamda atomlardan oluşan ve galaksiler arasında bulunan gazlar, %0,4’ünü ise yine bildiğimiz anlamda atomlarda oluşan yıldızlar, gezegenler vb. oluşturmaktadır. Kaynak: https://tr.wikipedia.org/wiki

Karanlık Enerjinin Bulunuşu

Evrenin genişleme hızının artmasının keşfi, aslında büyük bir sürprizdi. Bu keşif o kadar önemliydi ki, 2011’de Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt ve Adam G. Riess bu keşifleri ile Nobel Fizik Ödülü aldılar. Bu bilim insanları aslında iki rakip ekipte çalışıyordu. İki ekip de patlayan bir yıldızdan gelen ışığı inceliyordu. Tip 1a süpernova patlamaları iyi bilinir ve görece parlaklıkları bizden ne kadar uzakta olduklarını tespit etmemize imkân verir. Ekipler kütleçekim nedeniyle genişleme hızının düşüyor olmasını beklerken bunun tam tersi bir durumla karşılaşmışlardı. Bilim insanları, evrenin hızla genişlemesinin, kuantum dalgalanmalarının ürettiği bir tür itici kuvvet tarafından yönlendirildiğini düşündüler. Daha iyi bir isim olmadığı için bu gizemli güce de karanlık enerji adını verdiler.

Hubble Uzay Teleskobunun gözünden M82 galaksisindeki bir Tip 1a süpernova; Kaynak: https://www.nasa.gov/

Evrenin öncesine göre daha hızlı genişliyor olması beraberinde bir soruyu getiriyor: Bu genişlemenin hızlanmasının nedeni nedir? Birçok bilim insanı tarafından nihayetinde doğru olacağının anlaşılacağı düşünülen en basit yanıt, bundan on yıl önce verildi. Bu yanıt Albert Einstein’ın kütleçekimin nasıl çalıştığını anlatan genel görelilik kuramından geliyor.

Karanlık Enerji Nedir?

Einstein bu kuramı 1917’de yayımlamadan önce Evrenin statik olduğuna inanılıyordu. Ancak genel görelilik teorisine göre evrenin ya genişliyor ya da daralıyor olması gerekiyordu. Einstein bu nedenle hesaplamalarına kozmolojik sabit adını verdiği yeni bir terim eklemişti. Ancak bu düşüncesi fazla uzun ömürlü olmadı ve devamında Einstein kozmolojik sabitten vaz geçti ve onu “en büyük hatası” olarak nitelendirdi. Ancak kozmolojik sabit 21. yüzyılda tekrar geri döndü ve karanlık enerjinin açıklamasında kullanılmaya başladı.

Fiziksel terimlerle açıklarsak, bu sabit uzay boşluğunun enerji yoğunluğunu gösteriyor. İçinde herhangi bir parçacık olmayan tam bir boşlukta bile enerji bulunuyor. Evren genişledikçe ve daha fazla boşluk yaratıldıkça daha fazla enerji ortaya çıkıyor ve her şeyi dışarı doğru daha fazla itiyor. Bu, farazi bir tanım değil. Enerjinin nereden geldiğini fiziksel bir mekanizma ile açıklayabilecek bir fizik dalı var: Kuantum mekaniği. Bize geçici parçacıkların bir doğup bir kaybolduğunu söylüyor. Bu fenomen Dünya’daki parçacık deneylerinde de gözlemlendi.

Günümüzde astronomlar evrende karanlık madde ve karanlık enerjinin etkileriyle ortaya çıkmış bir “kozmik ağ” gözlemliyorlar. Bu ağ evren boyunca uzanan, birbirine ince ipliklerle bağlı galaksi zincirlerinden oluşuyor.

Karanlık Madde İle Karanlık Enerji Farkı Nedir?

Görünmez bir madde formu olarak karanlık madde tıpkı karanlık enerji gibi araştırmacılardan kendisini saklamayı başarıyor. Karanlık madde genelde çekim gücüne sahip, bu açıdan bilinen maddeler gibi davranıyor. Karanlık enerji ise farklı bir etkiye sahip. Galaksi kümelerini bir arada tutmuyor. Yani Karanlık madde galaksileri bir arada tutmaya, karanlık enerji ise onları ayırmaya çalışıyor. Garip bir biçimde karanlık madde evrenin genişlemesini yavaşlatırken, karanlık enerji onu hızlandırıyor. Gökbilimciler artık karanlık maddenin gerçek olduğunu gösteren birçok başka kanıt çizgisine sahipler. Onlarca yıldır, dünyanın her yerindeki fizikçiler, karanlık maddeyi denemek ve tespit etmek için giderek daha yüksek teknolojiye sahip araçlar kullanıyorlar. Şimdiye kadar hiçbir iz bulamadılar.

Karanlık maddenin fotoğrafı çekilemez. Ancak araştırmacılar onu tespit edebilir. Görseldeki Abell 1689, Başak takımyıldızı yönünde yaklaşık olarak 2,2 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunan bir gökada kümesidir. Karanlık madde dağılımı onun iç bölgesindeki mavi örtüsünde gözlemlenmektedir.

Evren 13,8 milyar yıl önce Büyük Patlama ile ortaya çıktı. İlk yıldızlar Büyük Patlama’dan 180 milyon yıl sonra çöken hidrojenden oluştu. Ondan sonraki birkaç milyar yıl boyunca görülebilir madde ve karanlık maddenin kütlesi genişleyen evreni yavaşlatmak için yeterliydi. Karanlık enerji sahneye yaklaşık 5 milyar yıl önce çıktı. Bu dönemde maddenin ve karanlık maddenin kütleçekimi artık genişlemeyi yavaşlatacak kadar güçlü değildi. Karanlık enerji onları yendi ve evren hızlanarak genişlemeye başladı. Yani karanlık enerji ve karanlık madde evrenin evriminin farklı dönemlerinde iktidardaydı.

Avrupa Uzay Ajansı’nın Euclid uydusu bu karanlık bileşenlerin haritalanması için geliştirildi.  Euclid, karanlık evreni anlamamız konusunda bize yardımcı olabilir. Görsel Kaynak: https://www.iac.es/es/proyectos/nisp-euclid

Bazı teorik fizikçiler, dışarıda keşfedilmeyi bekleyen tamamen karanlık bir parçacıklar ve kuvvetler alemi olduğunu düşünüyor. Bu güçler evrenimizi hem bir arada tutuyor hem de ayırıyorlar. Karanlık enerji hakkında bir sürü teori var. Bu yüzden yıllar boyunca bu konu tartışılacak ve nihai çözüme kavuşana kadar birçok teorinin doğuşunu ve ölüşünü göreceğiz gibi görünüyor.

Kaynaklar ve İleri Okumalar:

Matematiksel

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu