Bilim insanları, evrendeki maddenin büyük çoğunluğunu oluşturduğu düşünülen, bilinmeyen ve görünmez bir madde olan “karanlık madde”yi neredeyse bir yüzyıldır arıyor. Aslında hiç mevcut bile olmayabilir. Belki de fizikçiler ve gökbilimciler bir hayaletin peşindedir ancak bu yine de bizi aramaktan alıkoymuyor.
Bu ısrarın nedeni, galaksilerin temel fizik yasalarına uymama nedenini açıklamak için karanlık maddeye ihtiyaç duyulmasıdır. Çünkü karanlık madde gerçek değilse yıldızların, gezegenlerin ve galaksilerin bazı davranışlarını açıklamak çok da mümkün olmayacaktır.
Günümüzde karanlık madde ve onun kuzeni karanlık enerji, Lambda Soğuk Karanlık Madde veya Lambda-CDM adı verilen kozmolojik bir modelin ana direkleridir. Bu model evrenin fotonlar, nötrinolar, sıradan madde (baryonlar, elektronlar) ve yalnızca kütleçekimsel olarak etkileşime giren soğuk karanlık maddeden oluştuğunu varsayar. Bu madde, elektromanyetik kuvvetle etkileşime girmez, yani ışığı absorbe etmez, yansıtmaz veya yaymaz.
Karanlık Madde Nedir Ve Nasıl Fark Ettik?
1930’larda, Fritz Zwicky adlı bir İsviçreli gökbilimci, Koma kümesindeki gökadaları incelerken, birkaç gökadanın çok yüksek hızda hareket ettiğini fark etti. Merkezden uzaktaki yıldızların hızlarının, daha az kütleçekim kuvvetine maruz kaldıklarından azalması bekleniyordu. Mevcut Newton yasalarına göre beklenen şey buydu.
Ancak ölçümler mesafe arttıkça hızlarda böyle bir azalmanın olmadığını gösterdi. Bu, bilim insanlarını, orada görünmez bir maddenin olması gerektiğine inandırdı. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, o sıradaki bilim topluluğu Fritz’in fikri ile ikna olmamıştı. Fikrinin ciddiye alınması 40 yıl daha geçmesi gerekiyordu.
1960’lı yıllarda meşaleyi Amerikalı astronom Vera Rubin devraldı. Bir sonraki on yıllık dönemde Vera Rubin, yüzlerce sarmal galaksinin dönüşünü inceledi ve aynı olgunun oralarda da var olduğunu gördü. Sarmal galaksilerin ucundaki yıldızlar, merkezdekiler kadar hızlı hareket ediyordu.
Bu dönüş problemine getirilen en meşhur açıklamalardan biri, galakside ekstra bir görünmez kütlenin var olduğu idi. Bu görünmez kütle, hızlı hareket eden yıldızların galaksiden ayrılmaması için gereken ilave çekimi de sağlıyordu.
Bu tutarsızlıkları açıklamak için Rubin her galaksinin, büyük bir karanlık madde halesi tarafından yutulduğunu savunacaktı. Karanlık maddenin herhangi bir galaksideki maddenin yaklaşık %85’ini sağladığını iddia etti ve bu teori zaman içinde kabul gördü. Ancak gerçekte ne olduğunun gizemi ise o gün bugündür temel fiziğin en büyük mücadelesi olmaya devam ediyor.
Karanlık Maddeyi Nerede Arıyoruz?
Geçtiğimiz birkaç on yıl, kozmoloji biliminde inanılmaz bir çağın başlangıcı oldu. Çeşitli yüksek hassasiyetli ölçümler, evrenimizin geçmişini dikkate değer ayrıntılarla yeniden yapılandırmamıza olanak sağladı. Ve farklı ölçümleri karşılaştırdığımızda, bunların hepsi mevcut teoriyi destekliyor.
Onlarca yıl süren ölçümler ve tartışmalardan sonra artık evrenimizdeki maddenin büyük çoğunluğunun (yaklaşık yüzde 84) atomlardan ya da bilinen herhangi bir maddeden oluşmadığından eminiz. Ancak orada olduğunu söyleyebilsek de, onun ne olduğunu bilmiyoruz.
Çeşitli deneyler bunun neden yapıldığını ortaya çıkarmayı amaçladı. Çoğu kozmolog, karanlık madde bulmacasını yakında çözmeye başlayacağımızdan oldukça emindi. Ancak onlarca yıllık araştırmalara rağmen bilim insanları bir sonuca varamadı. Daha da hassas deneyler ve ölçüm teknikleri düşünülse de
Karanlık madde tamamen görünmezdir. Işık veya enerji yaymaz ve bu nedenle geleneksel sensörler ve dedektörler tarafından algılanamaz. Bu nedenle parçacıkları (tipik olarak proton veya elektron) mümkün olan en yüksek hızlara kadar hızlandıran ve daha sonra enerjilerini maddeye dönüştürmek amacıyla bunları birbirine çarpan inanılmaz makineler kullanarak karanlık maddenin işaretlerini aradık.
Buradaki fikir, bu çarpışmaların, belki de evrenimizin karanlık maddesini oluşturan parçacık türleri de dahil olmak üzere yeni ve egzotik maddeler yaratabileceğidir. Ancak işler beklediğimiz gibi gitmedi. Bu deneyler ve gözlemler planladığımız gibi başarı ile gerçekleşse de beklenen keşif gerçekleşmedi.
Bunun sonucunda karanlık maddenin inatçı doğası birçok bilim insanını hem şaşırttı hem de kafasını karıştırdı. Ayrıca arayış devam ediyor ve gizem varlığını sürdürüyor. Pek çok açıdan, on ya da yirmi yıl öncesine göre daha fazla cevaplanmamış sorumuz var. Sonucunda evrenimizi ne kadar hassas ölçersek onu o kadar daha az anlıyormuşuz gibi oluyor.
Öklid Teleskobu Karanlık Maddenin İpuçlarını Aramaya Başladı
2023’te, benzersiz bir uzay teleskobu olan Öklid ( Euclid), Dünya’dan yaklaşık 1,5 milyon km uzaklıktaki yörüngesine ulaştı. Sonrasında da bize görüntüler göndermeye başladı. Önümüzdeki altı yıl boyunca bu teleskop, karanlık madde ve karanlık enerjinin doğası hakkında bazı ipuçları elde etmek için gökyüzünün üçte birini araştıracak. Bunun neticesinde de evrenin en büyük ve en doğru 3 boyutlu haritasını oluşturmaya çalışacak.
Karanlık madde tespit edilemese de gökbilimciler onun varlığını uyguladığı güçlerden anlayabiliyor. Genel göreliliğe göre herhangi bir büyük cisim etrafındaki uzayı ve zamanı büker. Sonuç olarak, ışık düz bir çizgide ilerlemek yerine nesnenin etrafında belirgin bir dönüş yapar. Bu etkiye kütleçekimsel merceklenme adı verilir. Öklid projesinde görevli bilim insanları, karanlık enerjinin doğasını anlamak için milyonlarca galaksiye olan mesafeleri ölçecek ve uzayda nasıl dağıldıklarına bakacak. Bu sayede de evrendeki madde dağılımını haritalandırmak olası olacak.
Sonuç olarak
Karanlık madde hakkında emin olduğumuz şey bizden saklanır gibi bir hali olmadığı. Ancak dört bir yanımızı sarmasına rağmen hakkındaki gizem hala mevcudiyetini koruyor.
Kaynaklar ve İleri Okumalar:
- Puglisi, Annagrazia & Dudzevičiūtė, Ugnė & Swinbank.Mark & Gillman, Steven & Tiley. Alfred & Bower, Richard & Cirasuolo, Michele & Cortese, Luca & Glazebrook.Karl & Harrison, Chris & Ibar. Edo & Molina, Juan & Obreschkow, Danail & Oman, Kyle & Schaller. Matthieu & Shankar, Francesco & Sharples, Ray. (2023). KURVS: The outer rotation curve shapes and dark matter fractions of $z \sim. 1.5 $ star-forming galaxies.
- What is dark matter? Yayınlanma tarihi: 29 Ocak 2022; Bağlantı: https://www.space.com/20930-dark-matter.html
- Dark matter. The mystery substance physics still can’t identify that makes up the majority of our universe. Yayınlanma tarihi: 25 Ekim 2017. Kaynak site: Conversation. Bağlantı: Dark matter. The mystery substance physics still can’t identify that makes up the majority of our universe
- Euclid telescope. A scientist tells us of his quest to understand the nature of. Dark matter and dark energy. Kaynak site: Conversation. Yayınlanma tarihi: Bağlantı: Euclid telescope. A scientist tells us of his quest to understand the nature of. Dark matter and dark energy
Matematiksel
