Evrendeki Tuhaf Madde: Karanlık Madde

Neredeyse 100 yıldır, astronomlar evrenimizin %80’inin gözle görülmeyen tuhaf bir maddeyle dolu olduğuna inanıyor: KARANLIK MADDE.

Bu tuhaf madde, ışık ve herhangi bir tür elektromanyetik dalga yaymayan, varlığı yalnız cisimler üzerindeki kütleçekimsel etkisi ile belli eden bir maddedir. Ayrıca karanlık maddenin, evrendeki sıradan atom modellerinden 5 kat daha yaygın olduğu  varsayılır.

Ancak bu maddeyi tespit etmek için yıllardır devam eden arayışa rağmen varlığına dair somut bir kanıt bulunamamıştır. Peki buna rağmen bilim insanları neden karanlık maddenin evrenin büyük bir bölümüne sahip olduğunu düşünüyor?  Bu sorunun cevabı için  ilk olarak karanlık maddenin kökenine inmek gerekiyor.

Karanlık madde fikri ilk olarak 1932 yılında Jan Hendrik Oort, 1933 yılında İsviçreli gök bilimci Fritz Zwicky tarafından öne sürülmüştür. Evrende gök adalar, çekimsel etkileşimle bir arada durarak gök ada kümelerinin oluşturur ve bu gök ada kümeleri de bir araya gelerek daha büyük süper kümeleri oluşturur. Zwicky, coma gök ada kümesindeki gök adaların devinimlerini incelemiş ve inceleme sonucunda gök adaların oldukça hızlı hareket ettiğini gözlemlemiştir. Bildiğimiz üzere eğer çok hızlı bir şekilde dolanma hareketi yaparsak merkezkaç etkisi de o kadar fazla olur. Fakat Zwicky bu durumu inceliyor ve bu gök adaların rastgele hareket etmediğini, küme içerisinde belirli bir yörünge hareketi yaptıklarını buluyor. Yani küme ne dağılıyor ne de çöküyor.

Bu çalışmanın üzerine Zwicky 2. bir yöntem olarak küme üzerinde Virial kuramı’nı kullanarak kümenin toplam kütlesini hesaplamaya karar verir çünkü eğer sistem ne dağılıyor ne de çöküyorsa binevi dengedeyse merkezkaç ve kütleçekim de  dengede olmalıdır. Yaptığı hesap sonucunda gök ada kümesinin kütlesini beklenenden 400 kat fazla ölçüyor. İşte bu noktada akla ilk gelen, orada gözlemi yapılamayan bir madde olduğu(Karanlık madde)çünkü bu kütle hesaplama, çalışması ışıma yapan maddeler üzerinden yürüdüğü için bu maddenin ışıma yapmayan bir madde olması yüksek ihtimaldir. Fakat Zwicky’nin gözlemleri ve iddiası 40 yıl boyunca hiçbir şekilde dikkate alınmamıştır.

Karanlık maddenin varlığına dair en güçlü kanıt olan sarmal gök ada eğilimleri, 1970 yılında Washington Carnegie Enstitüsünde  Vera Rubin ve arkadaşları tarafından ileri sürümüştür. Bu grup, gök ada dönme  eğrileri adını verdikleri gök adadaki yıldız ve gazların gök ada merkezi etrafındaki yörünge hızlarını ve bunların merkeze olan uzaklıklarını grafikte gösterdi. Eğer bir sarmal gök adada, Samanyolu gök adasında olduğu gibi kütle, galaktik maddenin görünen durumuna göre dağılmışsa güneş sistemindekine benzer, hızlı bir hız azalmasının görülmesi gerekir çünkü kütlenin büyük bir yüzdesi merkezdeki şişkin bölgede toplandığından haloda çekim çok zayıf olacaktır. Bunun sonucu olarak merkezden uzaklaştıkça yıldız hızları azalacak ve gök ada dönme eğrisi hızlı bir düşme gösterecektir.

Fakat Samanyolu, Andromeda ve diğer sarmal gök adalarda durumun böyle olmadığını görmekteyiz. Bu gök adaların gök ada dönme eğrilerinde, hız düşmesi yerine düz bir gidiş kendini göstermektedir. Başka bir ifade ile, yıldızların hızları halo boyunca sabit kalmaktadır.

Sarmal gök adanın dönme eğrisi

Böyle bir durumun anlamı şu şekilde açıklanmaktadır: Bu gök adaların her birinde kütlenin büyük bir yüzdesi merkezdeki şişkin bölgede toplanmış olmayıp gök ada içinde baştan sona düzgün bir şekilde yayılmıştır. Bu ise ancak gök ada halesinde önemli miktarda karanlık maddenin var olması ile mümkündür.

Bugün hemen hemen bütün astrofizikçiler karanlık maddenin varlığını kabul ederler. Ağustos 2006’da yayınlanan, 150 milyon yıl önce gerçekleşmiş olan iki gök ada kümesinin çarpışmasına dair gözlem, karanlık maddenin varlığına dair daha somut bir kanıt oluşturmuştur. Çarpışma sırasında sıcak gazlar arasında bir etkileşim olmuş ve daha sonra merkeze yaklaşmışlardır. Gök adalar ve karanlık madde etkileşime girmemiş ve merkezden uzak kalmışlardır.

Ayrıca eliptik galaksilerde bulunan gaz üzerine yapılan araştırmalar da  görünür nesnelerde bulunan kütleden daha fazla kütleye ihtiyaç olduğunu göstermiştir. Eğer galaksi kümeleri, sadece geleneksel astronomik ölçümlerle gözlemlenen kadar kütle sahibi olsaydı bir arada duramayıp dağılırlardı.

Albert Einstein’da yaptığı çalışmalarda, evrendeki cüsseli cisimlerin bir lens gibi hareket ederek ışığın sapmasına ve kırılmasına neden olduğunu bizlere göstermiştir. Gök bilimciler de ışığın galaksi kümeleri tarafından nasıl saptırıldığını inceleyerek evrendeki karanlık maddenin bir haritasını çıkardılar.

Karanlık Madde Haritası

Tüm bu yöntemler evrendeki maddenin büyük bir kısmının henüz keşfedilmemiş bir şey olduğunu göstermekle birlikte karanlık madde dediğimiz madde her ne kadar evrenin büyük bir bölümünü oluştursa da aslında evrenin yaklaşık sadece 1/4’ünü meydana getirmektedir. O zaman geriye kalan kısım neyden oluşuyor? İşte bu noktada karanlık enerji denilen kavramın varlığı gün yüzüne çıkıyor. Evrenin enerjisi %70’lik bir oranla karanlık enerjinin hükmündedir.

Büyük Patlama’nın ardından evren dışa doğru genişlemeye başlamıştır. Bilim insanları başta bu enerjinin tükenip yer çekiminin nesneleri kendine çekmesi gibi yavaş yavaş kendi içine çekileceğini düşünmüşlerdi. Fakat süpernovalar üzerine yapılan araştırmalar gösterdi ki evren, sanılanın aksine geçmiştekinden daha hızlı genişlemektedir. Evrenin kütle çekiminin üstesinden gelebilmesinin tek ihtimali ondan daha büyük bir enerjiye sahip olmasıdır. Bu da karanlık enerjidir.

 

Yazan: Nazlıcan Güvenoğlu

Kaynak*

Kaynak**

Kaynak***

Kaynak****

 

YouTube Kanalımız

Leave a reply

Please enter your comment!
Please enter your name here