Görünür Bir Karanlık Madde

Evrende bize ışık tutan ‘gizli’ güçler var. Hepimiz atomlardan meydana geliyoruz siz, ben, hani şu sokakta gördüğünüz ağaç, Dünya, Ay… Ancak bu “bildiğimiz türde” atomlardan oluşan yani bizim gördüğümüz kısım -bedenlerimiz, evlerimiz, dünyamız hatta uzay- bildiğimiz evrenin sadece %4,6‘lık kısmını oluşturuyor. Bir de evrenin karanlık madde ve karanlık enerjiden oluşan bilmediğimiz ve yeni yeni farkına vardığımız %95’lik kısmı var.

“Evrenimiz nasıl bugünkü haline geldi, galaksiler nasıl bir araya geldi?” sorusunu araştıran bilim insanları, görünmeyen maddenin herşeyi bir arada tuttuğu sonucuna, yani karanlık maddeye ulaştı. Karanlık madde Büyük patlama sırasında oluşmuştu. Galaksilerin meydana gelmesini sağlayan, devasa madde kümelerini bir arada tutan karanlık madde idi. Karanlık madde evrenimizin iskelet yapısını oluştururken, görünen bildiğimiz madde bu iskelete dahil olarak günümüz evrenini yapılandırdı.

Astrofizikçiler karanlık maddenin varlığının etkilerini şöyle kanıtladılar:

“Evreni anlamak için bilgisayarlarla simüle etmeye çalıştık ve başardık. Günümüz teknolojisiyle yapılan simülasyonlara gaz ve toz bulutlarından başladık. Bilgisayarlarda yapılan evren simülasyonunda gaz ve toz bulutlarını ekleyip incelediğimizde, şu anki haline hiç gelmeyeceğini/gelemeyeceğini fark ettik. Bu simülasyonlarda yıldızlar oluşuyordu, süpernova patlamaları gerçekleşiyordu ama, bir arada durmuyor ve dağılıp gidiyorlardı. Büyük galaksi yapılarını bir arada tutacak miktarda madde yoktu.”

karanlikmaddesimulasyonu
Bilgisayar simülasyonlarında yaratılan, %23’ü karanlık maddeden oluşan galaksi ve Samanyolu galaksimizin bugünkü yapısı. Simülasyonlar öyle gösteriyor ki; karanlık maddenin bugünkü hesaplanan oranı ile gözlemlediğimiz galaksilerin yapısı büyük oranda tutarlılık içinde.

Daha sonra simülasyonlarda yapılan ölçümlere ‘karanlık maddeyi’ de eklemeye başladılar. Yapılan bu çalışma görünür maddenin 5 katı fazla olarak karanlık madde eklendiğinde galaksilerin gezegenlerin oluştuğunu gösteriyordu. Yıldızlar ve yıldızlararası maddenin bir araya gelerek galaksileri oluşturmasını sağlayan, maddeleri büyük yapılar halinde bir arada tutan yapıcı güç, karanlık maddeydi. Günümüzde artık astronomlar baktıkları her yerde karanlık maddenin varlığını hissetmeye başlamış durumdalar.

Karanlık maddenin ışığın tüm dalga boylarıyla herhangi etkileşimi yok. Karanlık madde hiçbir dalga boyunda ışık yaymıyor, dağıtmıyor ayrıca ışığı emmiyor da. Ama Einstein’ın teoremine göre uzay, yerçekiminden etkilenen eğilip bükülebilen ve genleşebilen bir yapıya sahiptir. Bu da bize karanlık maddenin varlığını farkedebilmemiz için bir yol sunar.

kadehkirinim
Işığın kütleçekim tarafından “bükülmesini”, bir kadehin arkasından gelen ışığın “kırınımı” şeklinde düşünebilirsiniz. Ama unutmayın; kırınım ile uzay’ın dokunun bükülmesi aynı şeyler değildir. Bu sadece görüntüsü benzeyen, anlatım amaçlı bir örnek.

Kütlesi olan her şey, ister bir yıldız ister bir galaksi olsun; uzayın dokusunu bir kumaş gibi bükebilir ve bir mercek görevi görür. Buna ‘kütle çekimsel mercek etkisi’ diyoruz. Uzay bükülürken içinden geçen ışık da, bükülmeyle aynı oranda eğri bir yol izler.

Işığın bükülmüş uzay-zamana göre yön değiştirmesi garip gelebilir. Ama ışığın bükülmesi her zaman karşılaştığımız günlük bir olaydır. Bununla ilgi sıkça karşılaşılan ve anlamamızı sağlayan örnek: ışık, şarap kadehinden geçer ve meydana gelen kırılmaları görebiliriz. Arkadaki cisimlerin görüntüsü bozulur böylece ışığın bir şeyin içinden geçtiğini anlayabiliriz. Tabi bu ışık kırınımı, uzay zaman dokusunun ışığı bükmesinden çok farklı bir olaydır. Ancak, algılamanız açısından bu örneği aklınızda tutabilirsiniz.

Aynen bu mantıkla bakıp, uzak galaksilerden gelen ışığın kırılma miktarını hesapladığımızda çıkan sonuç, bize (yakın galaksilerin kütleleriyle hesaplandığında) ışığın olması gerekenden daha fazla kırıldığını gösterir. Yani tüm galaksiler görünmez karanlık maddeyle sarılmış durumda ve karanlık maddenin çekim gücü tüm uzayı görünür maddenin yapabileceğinden çok daha fazla “büküyor”.

karanlikmaddekumesiveisik
Evrenimizin küçük bir kısmında yapılan karanlık maddenin 3 boyutlu modellenmesi ve ışığın karanlık madde kümelerinin kütleçekimi tarafından bükülen uzayda aldığı yolun örnek bir gösterimi.

Işığın fazladan kırınımını göz önüne aldığımızda karanlık maddenin fotoğrafını çekebiliyor ya da 3 boyutlu olarak modelleme yapabiliyoruz. Işık ışınlarının bükülmelerini ölçüp karanlık maddenin evrende nasıl dağıldığını anlayabiliyoruz.

Hubble Uzay Teleskobu bize inanılmaz sayıda fazla galaksinin görüntülerini, boyutunu ve şeklini son derece net bir şekilde ulaştırıyor. Galaksilerden gelen ışığın bize ulaşmadan önce karanlık maddenin içinden geçerken kırılmasıyla ortaya çıkan şekil bozukluklarını belirleyerek evrenin görünmeyen kısmının haritasını çıkarabiliyoruz. Belli bir şekle sahip galaksilerin görüntüsü, önlerindeki karanlık madde yoğunluğu tarafından merceklendiğinde hesaplanabilir oranda bozulmuş oluyor.

Karanlık madde ağırdır ve evrenimizi oluşturup yapılandıran, yapıcı bir maddedir. Aslında bir nevi “çimento” gibidir. Çok hızlı hareket etmiyor ve görülemiyor. Ama bunun dışında onun hakkında yeni şeyler de öğreniyoruz. 2004 yılında bir teleskobun yakaladığı görüntülerde, tabiri caizse hayaletimsi olduğunu öğrendik. 4 milyar ışık yılı uzakta 2 galaksi kümesi çarpıştı ve dehşet bir güç açığa çıktı. Çarpışmanın şok dalgası bir mermi gibi görünüyor. Bu yüzden buna mermi küme çarpışması dendi.

mermikumecarpismasi
Mermi küme çarpışması: kırmızı olarak ele alınan görünür madde, mavi olarak ele alınan ise karanlık madde olarak simüle edilmiş.

Mermi küme çarpışmasında karanlık maddenin bir özeliğini daha keşfettik. İki galaksi çarpıştığında görünen madde birbirine girse de, karanlık madde yoluna devam ediyor. Sıradan madde beklenildiği gibi davranıp etkileşime giriyor, duruyor veya yön değiştiriyor. Karanlık madde ise hiçbir etkileşime girmediği için bir hayalet edasıyla yoluna devam ediyor.

Evrenin ilk 7 milyar yılında şeklini belirleyen karanlık madde idi. Bir iskelet olup galaksilerin bir araya gelmesini oluşması sağladı. Şu anki metotlarımızla evrenin %23’ünü meydana getirdiğini hesaplayabiliyoruz. Fakat geri kalan %72’lik baskın kısım; evrenin genişlemesini ve dev galaksi kümelerinin birbirinden uzaklaşmasını sağlayan “karanlık enerji”. Bugün görüyoruz ki, karanlık enerjinin etkisi büyük patlamadan sonra yavaş yavaş artış gösteriyor. Bu iki güç arasındaki oran, evrenin ileriki zamanlarda nasıl şekilleneceğini de gösteriyor. Eğer karanlık enerji baskın çıkarsa evren trilyonlarca yıl sonra “büyük yırtılma” ile son bulacak. Eğer karanlık madde evrende yüksek orana çıkarsa, yine trilyonlarca yıl sonra evren kendi içine geri çökmeye başlayacak. Üçüncü bir olasılık olarak, bu iki güç birbirini dengelerse düz, sabit, ancak trilyonlarca yıl içinde termodinamik açıdan ölmeye mahkum bir evren ortaya çıkacak.

evreninsonu54787

Evrende karanlık madde ve karanlık enerji durumuna göre:

  • 1 – Karanlık maddenin fazla olduğu
  • 2 – Karanlık enerjinin fazla olduğu
  • 3 – Karanlık madde ve karanlık enerjinin birbirine eşit olduğu durumlar

 Ya da başka bir olasılık olarak şu var elimizde: Karanlık enerjinin etkisi evrenin durmaksızın “ama yırtılma olmadan” genişlemesine ve galaksilerin birbirinden uzaklaşmasına neden oluyor. Bu da bizi çok uzak bir gelecekte muhtemel bir soğukluğa itecek ve evrenin sonu buzla gelecek…

Merve Yorgancı

 

Kaynaklar:

CERN, LHC deneyleri ve kozmoloji /Doç. Dr. Kerem Cankocak- İTÜ fizik

http://imagine.gsfc.nasa.gov/science/science.html

http://press.web.cern.ch/backgrounders/dark-matter

http://imagine.gsfc.nasa.gov/ask_astro/dark_matter.html

Bilimin en büyük deneyi CERN bolüm 2 /elektrik port

Modern Cosmology/ ScottDodelson- Elsevier 2003

Richard Massey / royalobservatory Edinburgh

Karanlık Madde Karanlığın Ötesinde/ Through theWormhole 

Evren Karanlık Madde – Karanlık Enerji

image_printPDF Kaydet & Yazdır

Yazar: Merve Yorgancı

Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Öğretmenliği ve Astrofizik, yüksek lisans öğrencisi. Kozmik Anafor Astronomi Platformu'nun eski editörü, sosyal medya sorumlusu, içerik yöneticisi ve etkinlik koordinatörü. Halihazırda Kozmik Anafor yazarlığından ayrılmış, özel bir okulda ilköğretim öğrencilerine yönelik gökbilim dersleri vermektedir.

Keşfet!

Türkiye Uzay Ajansı Kuruldu! Uluslararası Hukuki Durumunu Ele Aldık

İstikbal göklerdedir! -Mustafa Kemal Atatürk- Ülkemizde yaklaşık 30 yıldır konuşulan uzay ajansı, nihayet kuruldu! Biz …