Fizikçiler Karanlık Madde Süper Sıvı Olabilir Dedi

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksiFizikçiler bugüne dek uzayda karanlık madde bulamadılar ve sonunda süper sıvı karanlık madde teorisini geliştirdiler. Buna göre evrende farklı bir karanlık madde türü var ve yeni karanlık madde galaksilerin nasıl oluştuğunu açıklayabilir. Peki nasıl?

Girdaplı süper sıvı karanlık madde

Galaksilerdeki yıldızları bir arada tutan ek yerçekimini sağlayan görünmez karanlık maddeyi ve evrenin genişlemesini hızlandıran karanlık enerjiyle olan ilişkisini önceki yazılarda anlatmıştık.

Bu yüzden hemen yeni karanlık madde teorisine geçelim; çünkü bu teori karanlık maddeyle ilgili iki büyük sorunu çözüyor: 1) Neden bugüne kadar karanlık madde bulamadık ve 2) Neden karanlık maddenin yerçekimi gücü galaksilerin içinde ve dışında (özellikle de galaksi kümelerinde) değişiklik gösteriyor?

Yeni teoriye göre, yaklaşık mutlak sıfıra kadar soğutulan helyumun kazandığı süper sıvı özelliği karanlık maddeyle ilgili bütün bu soruları yanıtlayabilir. Nasıl oluyor derseniz:

İlgili yazı: Karanlık Madde Kara Delik mi?

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Karanlık madde galaksileri bir arada tutan ek yerçekimini sağlıyor. Ancak, klasik karanlık madde teorilerinde bu bile yeterli değil. Yıldızların teleskopla görüldüğü gibi hızla; ama uzaya dağılmadan dönmesi için ek itiş gücü gerek. Bu da ancak süper sıvı haline girebilen özel bir karanlık madde türüyle mümkün.

 

Aslında 80 yıllık öykü

1938’de astronom Fritz Zwicky galaksimizdeki yıldızların tahmini sayısını hesapladı. Ardından, diğer galaksilerin parlaklığına bakarak o galaksilerdeki yıldız sayısını da kabaca tahmin etti. Ancak evdeki hesap çarşıya uymuyordu:

Samanyolu gibi orta boy galaksilerde yüz milyarlarca yıldız vardı; ama yıldızların sayısı galaksileri bir arada tutan yerçekimi gücünü sağlamaya yetmiyordu. Galaksileri bir arada tutmak için ek yerçekimine ihtiyaç vardı.

Oysa teleskopla bakınca ek yerçekimini yaratan karanlık maddeyi göremiyorduk. Sadece yıldızların hızlı hareket etmesini sağladığı için dolaylı olarak haritasını çıkarabiliyorduk. İşte görünmez karanlık madde teorisi böyle doğdu. Ardından, fizikçi Vera Rubin ve Kent Ford bu teoriyi geliştirerek zayıf etkileşimli cüsseli parçacıklar (WIMP) modelini ortaya attılar.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Resimde galaksi kümeleri görülüyor. Karanlık madde galaksi kümelerini oluşturmak için uzak mesafede daha zayıf bir yerçekimi ve galaksileri oluşturmak için göreli kısa mesafede daha güçlü bir yerçekimi alanı uygulamalı. Süper sıvı karanlık madde bunu yapabilir. Hatta resimdeki gibi arkadan gelen galaksi ışığını yerçekimi mercek etkisiyle bükebilir. Biz de buna bakarak görünmez karanlık madde girdaplarını dolaylı olarak bulabiliriz.

 

Öyleyse WIMP’ler nerede?

Karanlık madde WIMP’lerden oluşuyorsa bunları neden göremiyoruz? Tamam, karanlık maddenin görünmez olması gerektiğini biliyoruz, fakat bu yeterli değil. Tıpkı maddeyle zayıf etkileşime giren nötrinolarda olduğu gibi, karanlık maddenin varlığını da dolaylı olarak tespit edebilmemiz gerekiyor.

Oysa Dünya’da kurulan özel detektörlerde WIMP parçacıklarını bulamadık. Bu yüzden Lambda karanlık madde teorisini kanıtlayamadık ve birçok fizikçi teorinin yanlış olduğunu düşünmeye başladı. Belki de WIMP’lerin olmadığını kabul ederek konuya yeni bir açıklama getirmenin zamanı geldi:

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Buz, suyun bir fazı. Karanlık maddenin de süper sıvı fazı olabilir.

 

Sıra süper sıvı karanlık maddede

Elbette fizik bilimi zeki senaryo yazarlarının oyun tahtası değil. Biz de aklımıza gelen ilk açıklamayı karanlık madde diye yazamayız. Sonuç olarak bilimsel düşüncede bir konuyu açıklamak yetmiyor. O teorinin diğer konuları açıklayan bilimsel teorilerle uyum içinde olması da gerekiyor.

Örneğin düz dünya teorisini çürüten 12 kanıt yazısına itiraz eden birçok yorum alıyorum. Oysa dünyanın düz olduğunu göstermek için uzaydan fotoğrafını çekmek yeterli değil. Bunu izah eden yeni bir fizik geliştirmek için yıldızlarla gezegenlerin nasıl oluştuğunu ve neden düz olduğunu tek bir tutarlı teoriyle açıklamak da gerekiyor.

Mesela düz dünya uyarınca yerçekimine yol açan kütleçekim kuvveti yoksa nötron yıldızı çevresinde dönen bir beyaz cücenin neden yalpaladığını da açıklamamız gerekiyor (görelilik teorisi 2,5 cm’lik tek bir denklemle bunun gibi milyonlarca detayı açıklıyor 😉 ).

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Yaklaşık mutlak sıfıra soğutulan helyum süper sıvı halini alıyor; yani sıvı helyumdaki tüm atomlar tek bir atom halinde hareket ediyor. İşte karanlık madde de böyle bir süper sıvı olarak davranıyor olabilir. Fizikçiler sıvı helyum araştırmalarını artık kozmoloji teorileri geliştirmekte kullanıyor.

 

Bilim beyin fırtınasıyla yürümez

Bilim deneyler, gözlemler ve tutarlı kanıtlarla yürür. Bilim insanları için de karanlık maddeyi açıklamanın en zor yanı bu oldu: Kanıtlanmış fizikle uyumlu olan karanlık madde teorileri geliştirmeleri gerekiyordu.

Üstelik 1 numaralı maddede yazdığımız gibi galaksileri bir arada tutan yeni karanlık madde önerileri getirmek kolaydı. Asıl zor olanı ise 2 numaralı madde uyarınca, karanlık maddenin yerçekimi gücünün uzaklığa göre nasıl değiştiğini açıklamaktı.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Çok güçlü bir manyetik alana sahip olan nötron yıldızlarının merkezindeki basınç da çok yüksek. Doğada süper sıvılar aşırı soğuk ortam, güçlü elektrik akımları ve yüksek basınç gibi aşırı şartlarda oluşuyor. Karanlık madde de uzaydaki benzer şartlarda süper sıvıya dönüşebilir.

 

Nesi zor bunun?

Zaman kristalleri yazısında anlattığım gibi evrende fizik yasaları her yerde aynen geçerli. Bu nedenle “Galaksileri ve galaksi kümelerini bir arada tutan karanlık maddenin yerçekimi uzaklığa göre değişiyor. Ben de buna göre yeni karanlık madde teorisi geliştirdim” derseniz bunu açıklamak zorundasınız.

Pennsylvania Üniversitesi’nden fizikçi Justin Khoury ve Princeton Üniversitesi’nden Lasha Berezhiani (Khoury’nin eski doktora sonrası öğrencisi) sorunu büyük ölçüde çözdüklerini söylüyorlar. Bakalım nasıl çözmüşler:

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Justin Khoury meslektaşlarıyla birlikte süper sıvı karanlık madde teorisini geliştirdi.

 

Faz değiştiren karanlık madde

Bizi oluşturan normal maddedeki faz değişikliklerini biliyorsunuz: Su soğuyunca donar ve buz olur. Isınınca buharlaşır vb. Karanlık maddenin de farklı bir fazı olabilir! Buna süper sıvı diyoruz. Peki bu fikir nereden çıktı?

Nükleer bomba ilham kaynağı oldu

1950’lerin başında Amerikalılar ilk termonükleer savaş başlıklarını tropik adalarda denemeye başladılar. Bunun için de ilk bombayı neredeyse mutlak sıfıra kadar soğutmaları gerekti. Gazların soğutularak sıvılaştırılması deneyleri sonunda helyum üzerinde de yapıldı (helyum boşalan roket tanklarının ezilmesini önleyen bir safra gazıdır).

Helyumu neredeyse mutlak sıfıra kadar soğuttuğunuz zaman helyum atomlarının kinetik enerji ve ısı enerjisi ile birbiriyle çarpışması duruyordu. Bunun yerine, tüm helyum atomlarının hareketleri sadece kuantum fiziğindeki belirsizlik ilkesinden kaynaklanan rastlantısal kuantum salınımlarına bağlı oluyordu.

Ancak, tüm bu rastlantısal hareketler mikroskobik ölçüde birbirini sıfırladığı için -272 derecedeki sıvı helyum kabına baktığımız zaman, helyumun çalkantısız havuz suyu gibi hiç dalgalanmadan durduğunu görüyorduk.

Normalde helyum çok düşük sıcaklıklara kadar sıvılaşmaz ve sürekli maden suyu gibi köpürür; ama sıvılaşan gaz mutlak sıfıra yaklaşırken aniden sakinleşiyordu. Buna helyumun süper sıvı faz geçişi diyoruz. Fizikçi Justin Khoury ve Lasha Berezhiani bundan esinlenerek karanlık maddenin de galaksilerin çevresinde süper sıvı olarak davrandığını öne sürüyorlar.

İlgili yazı: Uzay Milleti Asgardia 2017’de Kuruluyor

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Galaksileri görünmez bir karanlık madde aylası sarıyor.

 

Galaksileri saran görünmez süper sıvı

Özetle süper sıvı maddenin yüzde 100 akışkan olduğu ve hiç ağdalı olmadığı egzotik bir kuantum durumu. Nasıl ki süperiletkenler elektrik akımını hiç direnç göstermeden ve ısınmadan iletiyor, süper sıvılar da kabın veya borunun içinde sürtünme yoluyla hemen hiç enerji kaydetmeden akıyor.

Öyle ki süper sıvılar, kuantum salınımlarının verdiği rastgele hareketlilik neticesinde, kabın dışına örümcek gibi tırmanıp kendiliğinden taşabiliyor! Kaba taşmayacak kadar sıvı helyum koysanız ve kabı hiç devirmeseniz bile bunu gözlemleyebiliyorsunuz.

İlgili yazı: Balinalar Neden Bu Kadar Büyük?

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

 

Şimdi karanlık madde ve galaksilere dönelim

Galaksileri saran görünmez karanlık madde aylası süper sıvı olarak davranıyor; buna karşın, galaksi kümelerini saran daha büyük ölçekli karanlık madde bulutları normal madde gibi davranıyorsa karanlık madde gizemini nihayet çözmüş olabiliriz.

California Üniversitesi, Irvine’den Tim Tait diyor ki “Bu harika bir fikir. Tek taşla iki kuş vuruyoruz. Sadece tek bir karanlık madde türüyle hem galaksilerin hem de galaksi kümelerinin nasıl oluştuğunu açıklıyoruz.”

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Çarpışan galaksilerde aynı anda hareket eden büyük miktarda madde (yıldızlar, gaz ve toz bulutları) karanlık maddenin etkilerini belirginleştirerek süper sıvı karanlık maddeyi bulmamızı sağlayabilir.

 

Başka kimsenin aklına gelmemiş mi?

Düz dünya iddialarıyla ilgili söylediğim gibi, herkesin aklına her türlü fikir gelebilir. Mühim olan bunları tutarlı, kapsamlı ve uyumlu bir şekilde kanıtlamak: Nitekim on yıl önce dile getirilen ilk süper sıvı karanlık madde teorileri hiçbir bilimsel öngörüde bulunmuyordu; sadece düz dünyacıların iddiaları gibi, bariz olguları birbirinden kopuk olarak tek tek açıklıyordu.

Oysa yeni karanlık madde teorisi öngörülerde bulunuyor; yani bu teoriyi yakın gelecekte özel deney aygıtları üreterek test edebilir ve doğru olup olmadığını gösterebiliriz.

Örneğin helyum süper sıvı olduğu zaman, madde dalgaları (deniz dalgaları vb.) üst üste binerek birbirini sıfırlıyor ve sıvıdaki helyum atomları topluca hareket ederek tek bir süper atom gibi davranıyor (gazlardaki Bose-Einstein yoğuşmasının ve buna kullanan kuantum ışınlamanın bir benzeri). Karanlık maddede bunu test edebiliriz.

İlgili yazı: Akıllı Telefona Superman Görüşü

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

3 milyar yıl içinde Andromeda ve galaksimiz Samanyolu (sağda) çarpışacak.

 

Karanlık madde lazeri

Doğada süper sıvı ve Bose-Einstein yoğuşmasına benzer bir örnek daha var: O da lazer ışınları. Lazer ışınları ışığı oluşturan fotonlardan meydana geliyor. Ancak, foton parçacıkları lazer ışınında hem aynı frekansa sahip oluyor hem de aynı fazda bulunuyor. Lazere demiri hızla delen yüksek ısı enerjisini bu özellik veriyor.

Bu bağlamda bilimsel metodoloji açısından bir noktaya dikkat çekelim: Bose-Einstein yoğuşması, lazer ışınları, süper sıvılar ve süperiletkenleri aynı kuantum fizik kurallarıyla açıklayabiliyoruz.

Ancak karanlık madde için bunu yapamıyoruz; yani şimdiye dek yapamıyorduk. Karanlık maddeyi süper sıvı olarak açıklama fikri, süper sıvıların egzotik özelliklerini yeterince tanımadığımız için bugüne kadar kabul görmedi.

En basitinden, oda sıcaklığında süper sıvı yok ve evrende uzay boşluğu bile mutlak sıfırdan 3 derece sıcak. Kısacası süper sıvıları Dünya’da ancak laboratuar koşullarında üretebiliyoruz. Fizikçiler bu yüzden süper sıvı karanlık madde teorisine uzun süre itibar etmediler. Ancak, günümüzde helyum süper sıvısını inceleyerek bu teorideki boşlukları doldurabiliyoruz. Peki uzayda süper sıvı olabilir mi?

İlgili yazı: Her Kara Delikte Başka Evren Var

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Süper sıvı karanlık madde nedir ve nasıl çalışır? Büyütmek için tıklayın.

 

Kozmik radyasyon

Uzayda süper sıvı oluşumuna uygun şartlar mevcut: Örneğin evrenin doğumundan kalan kozmik mikrodalga artalan ışıması mutlak sıfırdan sadece 3 derece sıcak (-270 derece) ve bu da karanlık uzay boşluğunun sıcaklığı.

İkincisi nötron yıldızlarının çekirdeğindeki basınç Güneş’in merkezindeki basınçtan milyonlarca kat yüksek ve nötron yıldızlarının elektromanyetik alanı da Güneş’ten çok daha güçlü. Öyleyse uzayda maddenin nötron yıldızlarının çekirdeğindeki gibi süper sıvı halinde aktığı bölgeler var mı? Bunu şöyle de sorabiliriz:

İlgili yazı: İçinde Kara Delik Olan Yarım Yıldızlar

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Galaksimiz, galaksimizi saran karanlık madde ve komşuları. Büyütmek için tıklayın.

 

Karanlık madde süper sıvıya nasıl dönüşür?

Uzay boşluğunda karanlık maddeyi süper sıvı yapmak için çok soğutacak ve aynı zamanda iyice sıkıştıracaksınız. Bu açıdan olay basit; ama önemli olan, galaksileri kuşatan karanlık maddenin süper sıvı olmasını sağlayan yeni bir fiziksel mekanizma bulmak. O zaman karanlık maddenin süper sıvıya nasıl dönüştüğünü gösterebiliriz.

Aslında böyle bir mekanizma var: Laboratuarda Bose-Einstein yoğuşması için gaz atomlarını lazer ışınlarıyla soğutuyoruz. Lazer ışınları atomları saran bir elektromanyetik tuzak oluşturuyor. Bu da atomların kinetik enerjisini soğurup kuantum salınımları dışında titremesini önleyerek onları soğutuyor.

Galaksilerin içinde ise galaksinin yerçekimi gücü (her ne kadar galaksiyi saran karanlık maddenin toplam yerçekimi gücünden zayıf olsa da) karanlık madde parçacıklarını sıkıştırıyor ve uzay zaten soğuk olduğu için karanlık maddeyi süper sıvıya dönüştürüyor (bu bağlamda yıldızlar arası uzayın Güneş Sistemi’nden daha soğuk olduğunu unutmayalım).

İlgili yazı: Paniklemeyin Ama Evren Küçüldü

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Galaksimizi sardığı düşünülen girdaplı süper sıvı karanlık madde akımları.

 

Vur-kaç oyunu

Tabii hatırlatmamız gereken bir nokta daha var: Soğuk karanlık madde modelleri yanlış olsa bile; süper sıvı karanlık madde (sıcak karanlık madde) modellerinde geçen karanlık madde türleri de uzaya çok seyrek olarak dağılmış bulunuyor (bir tencere çorbaya yarım çay kaşığı tuz atmak gibi).

Bununla birlikte uzayda yıldızları ve bizleri oluşturan normal maddeden 4 kat fazla karanlık madde bulunuyor. Ancak, galaksileri saran görünmez ayladaki karanlık madde miktarı, o galaksilerin yüzlercesinin içeren galaksi kümelerini saran toplam karanlık maddeden çok daha az.

İşte bu yüzden sadece tek tek galaksiler civardaki karanlık maddeyi kendi yerçekimiyle etkileyebiliyor. Galaksi kümelerinin toplam kütlesi ise uzaktaki karanlık maddeyi süper sıvıya dönüştürmekte yetersiz kalıyor.

İlgili yazı: Zaman Neden Geleceğe Akıyor?

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Gazları soğutarak sıvılaştırmak termonükleer bomba çalışmalarıyla gündeme oturdu. Resimde Amerika’nın ilk termonükleer bomba denemesinin (Ivy Mike) soğutma seti. Sağda bomba silindiri.

 

Yerçekimi takviyesi

Dolayısıyla galaksilerdeki yıldızlar, karanlık madde yerçekiminin galaksilerin yerçekimiyle süper sıvı fazında pekiştirilmesi neticesinde galaksi diskinde uzaya savrulmadan hızla dönüyor. Ancak, galaksi kümelerindeki galaksiler birbirine çok daha zayıf bir yerçekimiyle bağlı bulunuyor.

Toparlayacak olursak karanlık maddenin süper sıvı olarak faz değişikliğine uğraması, galaksiler gibi küçük yapıların ve galaksi kümeleri gibi büyük yapıların son 13 milyar yılda nasıl oluştuğunu ikisi arasında çelişkiye yol açmadan açıklıyor. İyi de süper sıvıya dönüşen karanlık maddenin yerçekimi gücü nasıl değiştiriyor?

İlgili yazı: Evrende Kaç Kara Delik Var ve Nerede?

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

 

İşin sırrı karanlık madde dalgalarında

Fizikte bir enerji alanını rahatsız ederseniz dalgalar oluşur. Örneğin anteni sallarsanız antenin içindeki elektronları da sallarsınız ve elektromanyetik dalgalar ortaya çıkar. Çarpışan kara delikler bu yüzden kütleçekim dalgaları oluşturuyor.

Süper sıvıda ise tüm atomlar tek bir atom gibi hareket ettiğinden ses dalgaları (fononlar) oluşuyor. Süper sıvıdaki ses dalgaları yerçekimini güçlendiren ek harekete yol açıyor. Süper sıvı aslında yerçekimi gücünü artırmıyor; ama kütleli parçacıkların oluşturduğu yerçekiminin belirli noktalarda yoğunlaşarak daha güçlü etki etmesini sağlıyor.

Bu durum yüklü parçacıkların arasında etki eden elektrostatik kuvvete benziyor (yünlü kazak giyip birinin elini tutunca elektrik çarpması vb). Galaksilerin kenarı ve içindeki karanlık maddenin yerçekimi alanı da karanlık maddenin kütlesine göre daha güçlü oluyor. Böylece karanlık madde galaksileri daha güçlü bir şekilde bir arada tutarken galaksi kümelerini daha zayıf olarak bağlıyor.

Süper sıvı helyum nasıl oluşuyor

 

WIMP değil

Her durumda süper sıvı karanlık madde WIMP olamaz; çünkü WIMP’ler büyük kütleli (100 proton ağırlığında) olan çok küçük parçacıklar. Üstelik bugüne kadar WIMP bulamadık.

Süper sıvı özelliği kazanabilen karanlık madde parçacıkları ise WIMP’lerden milyarlarca kat düşük kütleye sahip olmalı. Bunlar aynı zamanda süper sıvı özelliği kazanacak kadar çok sayıda olmalı. Üstelik WIMP’lerin tersine, bir anlamda normal madde gibi davranarak birbiriyle etkileşim kurabilmeli.

İlgili yazı: Evrenin En Bol 3. Elementi Lityum Değil

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Resimde farklı renkteki yıldızlar görülüyor. Peki karanlık madde galaksilerin yanında süper sıvı olarak davranıyorsa Güneş Sistemi’ni ve diğer yıldızları da kısa mesafede etkileyerek hareketlerini hızlandırıyor veya yavaşlatıyor mu? Bu konu araştırılıyor.

 

Peki WIMP değilse ne?

İlk akla gelen aksiyonlar. Bu teorik karanlık madde parçacıkları o kadar hafif ki kütlesi elektronun on bin trilyon kere trilyonda biri. Washington Üniversitesi’nden Chanda Prescod-Weinstein’a göre aksiyonlar Bose-Einstein yoğuşmasına benzeyen yapılar oluşturabilirler.

Ancak, aksiyonlar süper sıvı karanlık madde teorisine pek uymuyor; çünkü karanlık maddenin basıncın olmadığı uzay ortamında nötron yıldızı çekirdeğinde sıkışıyormuş gibi davranmasının tek yolu, karanlık madde parçacıklarının güçlü bir şekilde birbirini itmesi.

Aynı zamanda da galaksilerin yakınında yerçekimi gücüyle bir arada akarak süper sıvı özelliği kazanması (parçacıkların galaktik yerçekimi alanında birbirini iterek hız kazanması). Aksiyonlar ise birbirini zayıf bir şekilde çeken teorik karanlık madde parçacıkları olduğu için bu tanıma uymuyor.

İlgili yazı: Başka Evrenlerden Gelen İlk Kanıt: Soğuk Leke

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Görünmez karanlık madde galaksilerin yanında süper sıvı halinde akarken tıpkı Samanyolu’ndaki bazı bulutsular gibi ırmak benzeri tülsü şekiller alabilir.

 

Öyleyse karanlık maddeyi nasıl buluruz?

Süper sıvı karanlık madde teorisi test edilebilir öngörülerde bulunuyor dedik. Peki nedir bunlar? Yeni teoriye göre, karanlık madde galaksilerin kenarından galaksiler arası uzaya doğru girdaplar halinde akıyor. Bunu kapak resminde görebilirsiniz ve bizim de bu girdapları bulmamız gerekiyor.

Oysa büyük bir sorunumuz var: Karanlık madde normal madde gibi kısa mesafelerde yoğunlaşmadığı için karanlık madde girdapları da zayıf ve kısa ömürlü olmalı. Bunları elimizdeki aygıtlarla bulamayız.

Ancak, karanlık maddenin girdaplar halinde dalgalanması, arkadan gelen galaksi ışığını karanlık maddenin kütleçekimine bağlı olan mercek etkisiyle büküp dalgalandırıyor olmalı. Söz konusu dalgalanmalar çok zayıf olsa da bunları gelecekte kullanıma girecek olan güçlü optik teleskoplarla tespit edebiliriz.

İlgili yazı: Çoklu Evren: En Yakın Komşu Evren Nerede?

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

 

Bu iş zor

Açıkçası WIMP’leri bulmak bugünkü teknolojiyle daha kolay olurdu. Neyse ki bir şansımız daha var, o da galaksi çarpışmaları: Örneğin Samanyolu 3 milyar yıl içinde Andromeda ile çarpışacak. Bu süreçte yüzlerce milyar güneş kütlesine denk madde, galaksilerin birbirine karışan yerçekimi etkisiyle uzayda ırmaklar halinde akacak.

Büyük miktarda kütlenin hareket etmesi, özellikle uzakta çarpışan galaksilere bakarsak bize karanlık maddenin mercek etkisine bağlı ışık dalgalanmalarını gösterebilir. Hatta çarpışan galaksilerin yıldız hareketlerinde görünür maddeye bağlı olmayan ek dalgalanmalar da süper sıvı karanlık madde teorisinde öngörülen girdapları açığa çıkarabilir.

Daha net bir ifadeyle galaksiler çarpışırken uzaya dev yay şeritleri halinde yayılan yıldızların hareketi, karanlık maddenin yerçekimi etkisiyle dalgalanarak yavaşlamak zorunda kalacaktır. Öte yandan, süper sıvı karanlık madde varsa bunun sağladığı ek itiş gücü yıldızların daha hızlı hareket etmesine yol açacaktır. Biz de bu hızlanmayı süper sıvı karanlık madde girdaplarının varlığını kanıtlamakta kullanabiliriz.

İlgili yazı: Evren’deki En Şaşırtıcı Gerçek Nedir?

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Güneş sistemi, Dünya’ya yakın asteroitler, Asteroit Kuşağı, gezegenler, Kuiper Kuşağı, Oort bulutu ve gezegenler. Büyütmek için tıklayın.

 

Makul mucizeler

Gerçekten de uzayda galaksilerin oluşumunu açıklamak için karanlık madde bulmak çok zor. Bu sebeple bilim insanları neredeyse pes edip karanlık madde teorisini tümden çöpe atacaklar; ama karanlık madde olmadan da evrenin oluşumunu açıklayamıyorlar. :p

Gerçi bilim tarihinde buna benzer bir durumla bir kez daha karşılaştık, o da Tycho Brahe çözümü: 16. yüzyılda; yani astroloji ile gerçek astronomi bilimi arasındaki geçiş döneminde yaşayan bu Danimarkalı gökbilimci, bilimsel gerçekleri dini inançlarıyla bağdaştırmak için ilginç bir şey yapmıştı.

İlgili yazı: 2035’te dünya yörüngesine roketle değil uzay asansörü ile çıkacağız

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

 

Zorlama teoriler

Brahe, Dünya’nın evrenin merkezinde olduğu ve Güneş’in de Dünya çevresinde döndüğü; ancak diğer tüm gezegenlerin Güneş çevresinde döndüğü bir kozmoloji modeli geliştirdi. Belki de süper sıvı karanlık madde modeli gerçeği bu şekilde açıklayan bir karma teoridir veya belki de bu kadar zorlama olduğu için gerçek değildir!

Nitekim Brahe yanılıyordu. Güneş Sistemi’ndeki tüm gökcisimlerinin Güneş’in çevresinde döndüğünü biliyoruz; ama güneş merkezli kozmoloji de yanılıyordu; çünkü Güneş evrenin merkezi değil. Güneş, Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara deliğin çevresinde dönüyor; ayrıca yaşadığımız evrenin belirli bir merkezi bulunmuyor.

Bu açıdan bakarsak süper sıvı teorisi, filozof Occam’ın bir şeyi önce en basit şekilde açıklayın tavsiyesine aykırı olarak galaksilerin oluşumunu çok karmaşık bir şekilde tanımlıyor. Umarız bu yüzden yanlış çıkmaz.

İlgili yazı: Evren İçi Boş Bir Hologram mı?

süper_sıvı-karanlık_madde-yerçekimi-kütleçekim-galaksi

Karanlık maddeyi bulursak tıpkı kütleçekim dalgaları gibi evrene açılan yeni kapımız olacak.

 

Kısacası süper sıvı helyum şart

Galaksilerin gizemini çözmek için süper sıvıların kuantum etkileşimleriyle nasıl hareket ettiğini çözmemiz gerekiyor. Bugüne kadar süper sıvıları nükleer silahlar ve diğer mühendislik problemleri açısından inceledik; ancak kuantum etkileşimlerine pek bakmadık.

Oysa karanlık madde süper sıvı oluyorsa bu kuantum etkileşimleri açısından çok özel bir sıvı olmalı. Dolayısıyla helyumun süper sıvıya dönüşebilmesi fizikçileri çok heyecanlandırıyor ve helyuma bakarak karanlık maddenin sırlarını aydınlatmak istiyorlar.

Bu araştırmanın sonuçlarını blogda en kısa sürede duyurmak üzere merakla bekliyoruz; ama şunu da unutmayalım: Fizikte ne istediğimiz değil, gerçekler geçerlidir. Bol kitaplı günlerde bilimle kalın.

Karanlık madde süper sıvı olabilir mi?


1Theory of Dark Matter Superfluidity

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*