KOZMİK ANAFOR
Fizik / Astrofizik Kozmik Anafor Arşivi

Karanlık Madde İle Karanlık Enerji Arasındaki Fark Nedir?

Abell 2218 galaksi kümesi. Telif: NASA, ESA, Andrew Fruchter (STScI), and the ERO team (STScI + ST-ECF)
Bu yazıyı yaklaşık 6 dakikada okuyabilirsiniz.

 

Evrenimize henüz tam anlamı ile anlayamadığımız; gizli ve görülemeyen bir madde ve enerji tarafından hükmediliyor.

Göremememize rağmen birçok astronom evreninin büyük bir kısmının karanlık enerji ve karanlık madde içerdiği konusunda hemfikir. Peki ama bizi sarmalayan bu gizemli ve görülemeyen madde ve enerji nedir, aralarındaki farkı nasıl açıklayabiliriz?

Kısaca söylemek gerekirse karanlık enerji evrenin genişlemesini hızlandırırken karanlık madde genişlemeyi yavaşlatıyor.

Karanlık madde, evrenimizi bir arada tutan bir nevi kozmik çimento gibi çekici güç olarak çalışır. Bu durumun sebebi ise karanlık maddenin kütle çekimi ile etkileşime girmesine rağmen, ışığı hiç bir şekilde yansıtmaması, soğurmaması ve yaymamasıdır. Bu arada karanlık enerji de evrenin her daim hızlanan genişlemesine güç sağlayan itici bir güçtür.

Bu görselde iki galaksi kümesinin çarpışarak oluşturduğu “Mermi Kümesi” görülmektedir. Pembe renk ile temsil edilen kısım normal maddenin yer aldığı alanları gösterirken mavi ile gösterilen kısım bu devasa kümedeki karanlık madde hakimiyetini göstermektedir. (Görsel Telif: X-ray: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al.; Optical: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.; LensingMap: NASA/STScI; ESO WFI;Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.)

 

Evrenin toplam kütlesinin ve enerjisinin yaklaşık yüzde 68’ine tekabül ettiğinden dolayı karanlık enerji, bu iki kuvvetten daha baskın olandır. Karanlık madde ise bu kütle ve enerjinin yüzde 27’sini oluşturur. Geride kalan yüzde 5’lik kısmı ise bildiğimiz ve her gün etkileşime girdiğimiz sıradan madde oluşturur.

Karanlık Madde

1930’lu yıllarda İsviçreli astronom FritzZwicky, Saç Gökada Kümesi’ni (Coma Cluster) oluşturan yaklaşık 1.000 tane galaksiyi incelerken bu galaksilerin davranışlarında tuhaf bir şeyler olduğunu tespit etti. Galaksiler o kadar hızlı hareket ediyorlardı ki, aslında parçalanmaları gerekiyordu. Bunun üzerine ise bir çeşit “kara madde”nin bu galaksileri bir arada tuttuğunu düşündü.

On yıllar sonra astronomlar Vera Rubin ve Kent Ford da galaksilerin dönüş hızları üzerine çalışırken buna benzer bir olayı gördüler. Galaksinin dış kenarında bulunan yıldızların merkezde bulunan yıldızlardan daha yavaş dönmeleri gerekiyordu. Ki bu şekilde gezegenlerimiz Güneş Sistemi’nde kendi yörüngelerinde dönmektedir.

Ancak bunun yerine galaksinin dış katmanlarında yer alan bu yıldızların, yakındaki yıldızlar kadar hızlı ve hatta bazen daha hızlı hareket ettiklerini fark ettiler. Bu sayede de Rubin ve Ford, evreni bir arada tutan bir çeşit görünmez bir maddenin varlığı ile daha fazla kanıt buldular.

Vera Rubin, Discover dergisine verdiği bir röportajda dış katmanlardaki yıldızların bile yüksek hızlarda döndüğünü, bu yıldızların yörüngelerinde bu kadar hızla dönmesini sağlayacak büyük bir kütlenin olması gerektiğini ancak bunu göremediklerini belirtmişti. Ayrıca bu kütleye, görünmez kütleli kara madde dediklerini de açıklamasına ekledi.

Şu anda astronomlar, bu karanlık maddenin gerçek olduğu ile ilgili başka kanıtlara da sahipler. Hatta karanlık maddenin varlığı o kadar kabul edilmiştir ki, karanlık madde bilim insanlarının evrenin doğumunu ve evrimini anlamaya çalışması için oluşturulan temeller olan kozmolojinin standart modelin bir parçasıdır. Karanlık maddenin varlığını kabul etmeden, buraya nasıl ulaştığımızı açıklayamıyoruz.

Fakat bu görünmezlik durumu, karanlık maddenin var olduğu konusunda kesin bir kanıt bulma ve evren modellerinin doğru olduğunu ispatlama konusunda kozmologların üzerinde büyük bir baskıya sebep oluyor. On yıllardır bütün dünyadaki fizikçiler, bu karanlık maddeyi tespit etmek için yüksek teknoloji aygıtları kullanıyorlar. Ancak bu zamana kadar bu kanıtı bulmayı başaran biri olmadı.

Yüzlerce milyon ışık yılı uzaklığı kapsayan yerel evrenimizin bu geniş kapsamlı görseli, kümeleşmiş ve ağ benzeri evreni sahip olduğu galaksiler ve yoğun boşlukları ortaya çıkararak gösteriyor. Bu boşluklar, pasif ve gerçekten boş olmaktan ziyade bizim karanlık maddeyi, karanlık enerjiyi ve galaktik evrimi anlamak için gerekli olan ipuçlarını barındırıyor olabilir. (Görsel Telif: Andrew Z. Colvin)

 

Karanlık Enerji

Astronomlar, evrenimizin genişlediğini yaklaşık bir yüzyıldır biliyorlar. Teleskoplar ile yapılan gözlemler, birçok galaksinin birbirinden uzaklaştığını gösteriyor. Ki bu duruma göre uzak geçmişte bu galaksiler birbirlerine aslında çok yakındılar.

Sonuç olarak bu bulgular ile Büyük Patlama (Big Bang) teorisi için kanıtlar birikmeye başladı. Buna rağmen astronomlar, yıldızların ve galaksilerin ortaya çıkardığı bu karma kütle çekimin evrenin genişlemesini yavaşlatacağını varsayıyorlardı. Hatta belki de bir gün evrenin “Büyük Çöküş” ile içe çökeceğini düşünmüşlerdi.

Ancak bu fikir, 1990’li yıllarda iki grup astronomun bir şeylerin tuhaf olduğunu belirlemesiyle tabiri caizse çöpe atıldı. Çok uzak galaksilerdeki süpernovaları inceleyen bu araştırmacılar, uzak galaksilerin yakınımızdaki galaksilere göre çok daha hızla uzaklaştıklarını keşfettiler. Yani evren sadece genişlemek ile kalmıyor, bu genişleme hızlanıyordu.

Bu keşfi yapan iki ekipten birinin başında bulunan astronom Brian Schmidt, New York Times’e 1998 yılında verdiği bir röportajda bu keşfin onda şaşkınlık ve korku uyandırdığını söylemişti. “Şaşkınlık, böyle bir sonucu beklemediğim içindi; korku ise benim gibi beklenmeyene aşırı şüphe duyan astronomların muhtemelen buna inanmayacağını bildiğimdendi.”

Ancak daha sonra yapılan gözlemler de bu varsayımı çürütmek yerine, karanlık enerji kanıtlarını daha sağlam bir hale getirdi. Ancak bu durum, şu anda araştırmacıların karanlık enerjinin ne olduğunu tamamen bildiği anlamına gelmiyor. Hatta bu enerjinin ne olduğunu bilmekten hala çok uzağız.

Neyse ki Albert Einstein’ın genel görelilik teorisi ile bu enerjinin evrendeki rolünü tarif edebiliyoruz. Einstein karanlık enerji konusunda hiçbir şey bilmiyordu fakat, denklemleri yeni bir uzayın ortaya çıkabileceğini öne sürüyordu. Einstein ayrıca teorisine daha sonra eklemekten pişman olacağı ve evrenin içe doğru çöküşünü devam ettiren bir kozmolojik sabit eklemişti. Bu fikir de uzayın kendisinin bir enerjisi olduğunu öne sürüyordu. Fakat bilim insanları hala bu kuvveti gerçekten görebilmiş değil.

Bazı teorik fizikçiler, dışarılarda bir yerlerde keşfedilmeyi bekleyen tamamen karanlık bir parçacık alanı ve kuvvetler olduğuna inanıyor. Karanlık enerji ve karanlık madde nelerden oluşuyorsa olsun, evrenimiz ile bir mücadele halinde olduğu görünüyor. Çünkü bu madde ve enerji evreni hem bir arada tutuyor hem de birbirinden koparıyor.

Hazırlayan: Burcu Ergül Emecan

https://astronomy.com/news/2020/03/whats-the-difference-between-dark-matter-and-dark-energy

Hep Daha Fazla Okumak Gerek