Karanlık madde nedir?

Karanlık madde nedir?

Karanlık madde, varlığı kütle çekim kuvveti sayesinde anlaşılan, elektromanyetik ışımaya etkileşmeyen ve evrenin tahmini %25’ini oluşturan bileşendir.

Gökbilimciler yıldızları ve galaksileri incelediklerinde gördükleri ve görmeyi bekledikleri hareketler arasında farklılık olduğunu tespit ettiler. Galaksiler ve yıldızlar görünenden daha fazla maddeye sahip olmalıydılar. Bu da bilim insanlarını göremediğimiz için karanlık madde dediğimiz bir oluşuma yönlendirdi.

Karanlık madde görülebilir ışıkla veya diğer ışıma (radyasyon) türleriyle etkileşime geçmediği için gözlemlenemiyor. Ancak yine de, kanıtlar evrende alışageldiğimiz —protonlar, nötronlar ve elektronlar gibi— maddeden çok daha fazla karanlık madde olduğuna işaret ediyor. Bu karanlık maddenin doğası fiziğin çözülememiş sorunlarının başında geliyor.

Karanlık madde başka bir fizik oluşumu olan karanlık enerjiden farklıdır. Bilim insanları karanlık enerjinin galaksileri birbirinden iterek evrenin genişlemesine neden olan bir enerji türü olduğunu düşünüyor.

Karanlık Madde Nasıl Keşfedildi?

Karanlık madde fikrinin tarihi 19. yüzyıla kadar uzansa da, bu fikre modern halini 1930’larda Caltech gök fizikçisi Fritz Zwicky verdi. Zwicky, Saç Kümesi’ni araştırırken gözlemlenen hareketin açıklanabilmesi için kümenin 400 kat daha büyük olması gerektiğini buldu. Çünkü gözlemlenebilir madde kümenin bir arada kalabilmesi için yeterli olacak kütle çekim kuvvetini sağlayamazdı.

Zwicky keşfettiği oluşuma karanlık maddenin Almancası olan dunkle materie ismini verdi. Gökbilimci Vera Rubin ve meslektaşlarının 30 yılı aşan çalışması da karanlık maddenin delillerini güçlendirdi. Bugünkü tahminlere göre, evrenin %5’ini normal madde, %25’ini karanlık madde ve %70’ini karanlık enerji oluşturuyor.

Karanlık Madde Ne İşe Yarar?

Karanlık madde galaksileri oluşturan maddenin yörüngelerinde kalmasını sağlar. Çünkü eğer karanlık madde olmasaydı, gezegenlerin ve yıldızların hareketlerini açıklayabilecek bir kütleçekim oluşmazdı. Madde çok yavaş dönseydi giderek galaksinin merkezine doğru çekilir ve yok olurdu. Çok hızlı dönseydi de etrafa saçılırdı. Karanlık madde aradaki bu dengeyi sağlamaya yardımcı oluyor.

Bir örnek üzerinden de karanlık maddenin işlevini anlayabilirsiniz. Yokuş yukarı giderken siz hızını arttırmasanız arabanız hızlanıyor. Bundan nasıl bir sonuç çıkarılabilir? Demek ki, arabanıza etki eden bilmediğiniz bir kuvvet daha var.

Karanlık Madde Nasıl Oluştu?

Kesin yanıtını bilinmiyor, ancak bazı kuramlar var. Karanlık maddenin temel parçacıklardan oluştuğu ve 14 milyar yıl önce Büyük Patlama‘yla beraber ortaya çıktığı tahmin ediliyor. Buradaki varsayımsal parçacıklara zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacık veya WIMP denir. Bu parçacıklar protonun 10 ila 100 katı arasında kütleye sahip olmalarına rağmen, sıradan maddeyle etkileşime geçmezler.

Karanlık maddenin oluşumuyla ilgili diğer adayları gizemli parçacık nötrino ve kara delikler oluştursa da, şimdilik öne çıkan fikir zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklar.

Bunların ötesindeki bir açıklamaysa Einstein‘ın Genel Görelilik fikrinin hatalı olması ve değiştirilmiş bir kütleçekim kuvveti açıklamasına ihtiyaç duyulması. Bu tarz bir açıklamada, gök cisimlerinin hareketlerindeki çelişki kapatılabileceğinden, karanlık maddeye en başta hiç gereksinim duyulmaz. Ancak şu ana kadar hiçbir değiştirilmiş kütleçekim kuvveti açıklaması sunulmadı.

Karanlık Madde Nasıl Elde Edilir?

Karanlık madde CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi parçacık hızlandırıcılarda üretilebilir. Fizik camiası hala BHÇ’den çıkan sonuçları inceliyor. Ancak çarpıştırıcıda saniyede 30 milyon olay gerçekleşiyor ve bu da 12 saatlik tipik bir çalışmanın sonucu 2000 petabaytlık veri anlamına geliyor.

CERN yıllık 400 eksabayta ulaşan verileri saklayamadığından gerçekleşen her 30 milyon çarpışmadan 1200’ü kaydediliyor. Dolayısıyla karanlık maddenin veya herhangi başka bir parçacığın üretilmesi veya gözlemlenebilmesi yıllar alabiliyor.

Karanlık madde gibi içeriğini hemen hemen hiç anlayamadığımız bir yapının üretilip gözlemlenebilmesi de, verilerin azlığı ve teknolojik olanakların sınırlılığı nedeniyle zaman alıyor. Ancak eğer BHÇ’de zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacık gözlemlenebilirse, bu keşif yüzyılın olayı olur.

Karanlık Madde Nasıl Hesaplanır?

Kozmik boyutta büyük bir ışık kaynağı olduğunu düşünün. Bu ışık kaynağı büyük bir kütlenin ardındaysa, bu kütle bir lens gibi ışığı büker. Kütle (M) ve ışığın (L) etkileşimini gözlemleyerek farklı M ve L görüntüleri elde ederiz. Genel göreliliği bildiğimiz için bu görüntülerin oluşması için ne kadar kütle gerektiğine de karar verebiliriz. Bu sonuç da bize o alandaki toplam kütleyi verir ve görebildiğimiz şeyleri çıkardığımızda kalan kütle, karanlık maddeye aittir.

Karanlık Enerji ve Karanlık Madde Farkı

Karanlık enerji galaksileri birbirinden iterek evrenin genişlemesine neden olan bir enerji türüdür. Karanlık madde ise galaksilerin kütle çekim kuvvetlerinin oluşabilmesi için görünenden daha fazla madde olması gerektiği fikrinden ortaya çıkmış olan maddedir.

Yani karanlık madde ve karanlık enerji, evrenin genişlemesine ve galaksilerin hareketlerine açıklama sunan kuramlardır. Belki ikisi de doğrudur, belki biri doğrudur veya belki de ikisi de yanlıştır.

https://nbcnews.to/3DnGghY | https://bit.ly/3IQ4YbV | https://bit.ly/3tNzJds