Siyah Işıklar: Evrende kara güneşler ve görünmez galaksiler var mı? >>Yeni “Sıcak Karanlık Madde” teorisine göre evet

Evren galaksilerin doğduğu yerse eğer, Karanlık Madde uzaydaki galaksilerin beşiğidir. Astronomlara göre evrende yıldızların kütleçekim etkisiyle toplanıp galaksileri oluşturmasına yetecek kadar normal madde yok. Ancak işin içine Karanlık Maddeyi kattığımız zaman, galaksilerin bugünkü şeklini nasıl aldığını açıklayabiliyoruz.

Şimdi bilim adamları “soğuk karanlık maddeye” ek olarak, bir de “sıcak karanlık madde” olduğunu düşünüyor. Sıcak karanlık madde, ışık saçmamakla birlikte, vücudumuzu ve dünyamızı oluşturan normal maddeye benziyor. Bu teori doğruysa, evrende tümüyle sıcak karanlık maddeden oluşan milyarlarca görünmez galaksi olabilir.

Planck Uzay Gözlemevi verilerine göre evrenin yüzde 31,7’si maddeden, geri kalanı ise enerjiden meydana geliyor. Normal madde evrenin yüzde 4,9’unu ve galaksilerin oluşmasına en büyük katkıyı sağlayan Karanlık Madde ise yüzde 26,8’ini meydana getiriyor. Yeni teoriye göre, evrendeki karanlık maddenin yüzde 5’i sıcak karanlık madde.

 

 

Samanyolu Galaksisinin milyarlarca güneşten oluşan parlak diski, bugün galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin çevresinde saniyede 230 km hızla dönüyor. Ancak yıldızlar ve gezegenler gibi teleskopla görebildiğimiz gökcisimlerinin kütlesini hesapladığımızda, elimizdeki sonuç galaksimizin kendi etrafında nasıl bu kadar hızlı döndüğünü açıklamaya yetmiyor.

Oysa bu hızın galaksilerin kütlesiyle doğrudan ilişkisi var: Samanyolu’nun merkezinde ne kadar büyük bir kütle varsa, galaksi diskindeki yıldızların da merkeze doğru sürüklenmemek için o kadar hızlı dönmesi gerekiyor. 230 km/s hız için merkezdeki süper kara deliğin kütlesi yeterli olmadığına göre, Samanyolu’nun kütle açığını karanlık madde kapatıyor.

 

Karanlık Güneşler?

Harvard Üniversitesi’nde konuyu araştıran fizikçiler, mevcut evren modellerinde bulunmayan yeni bir tür karanlık maddenin olabileceğini öne sürdüler. JiJi Fan, Andrey Katz, Lisa Randall ve Matthew Reece’in Physical Review Letters dergisinde yayınladıkları makaleye göre, uzayda normal atomlar gibi toplanarak görünmez gezegenler oluşturan “başka bir tür karanlık madde” olabilir. Bunu anlamak için önce soğuk karanlık madde ile “sıcak karanlık madde” arasındaki farkı açıklamak gerekiyor.

 

Karanlık maddenin galaksilerin beşiği olduğunu ve galaksilerin karanlık maddenin kütleçekim etkisiyle oluştuğunu söylüyoruz. Madem öyle, neden bizim galaksimizde karanlık maddeden oluşan yıldızlar ve gezegenler göremiyoruz?

 

Bu sorunun iki cevabı var: 1) Karanlık madde görünmezdir, olsa da göremeyiz. 2) Galaksimizde karanlık maddeden oluşan gezegenler yok. Çünkü karanlık madde yalnızca kütleçekim kuvveti oluşturuyor ve yalnızca kütleçekimden etkileniyor. Işık saçmıyor, elektromanyetik kuvvete veya atomları bir arada tutan güçlü çekirdek kuvvetine tepki vermiyor. Dolayısıyla kütleçekim haricinde normal maddeyi de etkilemiyor. En azından soğuk karanlık madde etkilemiyor.

 

 

Soğuk karanlık maddeden emin değiliz, bir de sıcağı mı çıktı?

Maalesef evet. Ya bilim adamlarına şu son birkaç yılda ilham geldi ya da bilim adamları bir yaratıcılık krizine girdi ama biz önce karanlık maddenin soğuk olanından başlayalım:

Soğuk Karanlık Maddenin kütleçekim etkisi normal maddeden daha zayıftır; fakat evrende normal maddeden 6 kat fazla karanlık madde olduğu için, karanlık madde galaksilerin oluşmasında önemli bir pay sahibi bulunuyor. Evrende gözlemlediğimiz 400 milyar galaksi aslında kainatı kuşatan görünmez karanlık madde ağının düğüm noktalarında toplanıyor. Yüzlerce milyar ışık yılı uzağa, görünen evrenin sınırlarının ötesine uzanan karanlık maddenin uzaydaki dağılımı tıpkı bir örümcek ağını andırıyor.

Karanlık maddenin çekim etkisi yakın mesafelerde değil, sadece uzak mesafelerde kendini gösteriyor. Aksi halde karanlık madde, uzayda normal madde gibi gaz ve toz bulutları halinde topaklanırdı. Karanlık maddenin, yeni yıldızlar doğuran “gezegen öncesi bulutsular” gibi uzayın belirli bölgelerinde toplanmaması aslında bizim için iyi bir şey. Yoksa Güneş Sistemindeki karanlık maddenin kütleçekim etkisi gezegenlerin oluşmasını engelleyebilir veya gezegenlerin çoktan yörüngeden çıkıp Güneş’e çarpmasına neden olabilirdi.

 

 

Sıcak mı, soğuk mu?

İkisi de… Yeni teoriye göre uzayda hem sıcak hem de soğuk karanlık madde var (sıcak ve soğuk derken egzotik parçacıklardan oluşan karanlık maddeyi kast ediyoruz. Kara delikler, nötron yıldızları, asteroitler gibi soluk veya karanlık gökcisimleri ise ışık saçmayan normal maddeden oluşuyor. Bunları saymıyoruz).

Öte yandan bilim adamları, sıcak karanlık maddenin de normal madde gibi gaz bulutları oluşturabileceğini ve bunların yıldız sistemi çapındaki nispeten küçük bölgelerde toplanabileceğini belirtiyor. Bu durumda, uzayda sıcak karanlık maddeden oluşan birkaç milyar galaksi bulunması gerekiyor. Uzay böyle, peki Güneş Sisteminde sıcak karanlık madde var mı?

 

 

Güneş Sisteminde büyük miktarda sıcak karanlık madde olmadığını biliyoruz. Ne de olsa Güneşimiz görünmez bir kuvvetin etkisiyle Dünya ile çarpışmıyor. Bununla birlikte, sıcak karanlık maddeden oluşan bir galaksi bize doğru yaklaşıyorsa, Samanyolu bu galaksi ile çarpışabilir. Her ne kadar “karanlık güneşlerin” galaksimizdeki bildiğimiz parlak yıldızlarla birebir çarpışma ihtimali düşük olsa da bizzat galaksilerin çarpışması, Samanyolu’ndaki yıldızların uzaya savrulmasına veya ölümcül radyasyon saçan süpernovaların görülme sıklığının artmasına sebep olabilir.

Galaksiler uzayda zaman zaman çarpışırlar. Bunda şaşıracak bir şey yok. Galaksiler çarpışmasaydı ve küçük galaksileri içine alıp yutmasaydı, gaz ve toz bulutları da bebek yıldızlar doğuracak şekilde karışarak kendini yenileyemezdi. Nitekim birkaç milyar yıl sonra, Samanyolu bize en yakın büyük galaksi olan Andromeda ile çarpışacak. Yalnız “Karanlık Galaksiler” varsa bu olay sandığımızdan çok önce, belki yarın gerçekleşebilir!

 

 

Karanlık Madde ve galaksilerin şekli

Yıldız Savaşları Bölüm V Empire Strikes Back’in son sahnesini hatırlayın: Evrende galaksiler kendi etrafında dönerken yassılaşarak zamanla disk şeklini alıyor. Samanyolu bunun tipik bir örneği ve galaksimizi oluşturan gökcisimlerinin büyük kısmı da kütleçekim ve merkezkaç kuvvetinin etkisiyle galaksi diskinde toplanıyor.

Soğuk karanlık madde ise zayıf kütleçekim etkileşimi nedeniyle merkezkaç kuvvetinden pek etkilenmiyor ve yıldızlar gibi galaksinin diskinde yoğunlaşmıyor. Bunun yerine, galaksimizi küre şekilli bir tür görünmez bulut halinde sarıyor. Bu yüzden bilgisayarda galaksi resimlerine bakarken gördüğümüz yıldızlar, aslında galaksinin sadece görünen diskini meydana getiriyor. Galaksinin asıl kütlesini ise yıldız diskini tümüyle içine alan, aslında bütün galaksiyi kuşatan “karanlık hale” taşıyor.

 

 

Siyah ışıklar, kara güneşler

Sıcak karanlık maddenin normal maddeye benzemesinin tek yolu, karanlık atomlar ve karanlık fotonlardan meydana gelmesidir (Kayahan’ın dediği gibi “siyah ışıklar”). İşte bu yüzden sıcak karanlık madde, dünyamız gibi kayalık gezegenler veya Jüpiter gibi görünmez gaz devleri oluşturabilir. Ancak çekirdek kuvvetlerine duyarsız olduğu için, sıcak karanlık maddenin nükleer füzyon başlatarak bildiğimiz anlamda yıldızlar oluşturması imkansız görünüyor.

Peki, sıcak karanlık madde dediğimiz şey “kara güneşler” oluşturabilir mi? Bu ilginç bir soru ve henüz kesin bir yanıtı yok. Bilim adamlarının meslektaşlarına bile uçuk gelen bu “sıcak karanlık madde” fikri üzerinde biraz daha çalışması ve egzotik sırlarını açığa çıkarması gerekiyor. Kara güneş nedir? Aletlerimizle ölçemediğimiz bir tür “karanlık radyasyon” mu yayar? Hiç bilmiyoruz ama sıradaki sorumuz daha ilginç:

 

Samanyolu Galaksisi zaten sıcak bir karanlık madde denizinde mi yüzüyor? İşte bu mümkün. Belki de Samanyolu, parlak galaksi diskinin yüzde 5’i ağırlığında olan ikinci bir görünmez galaksi diskine sahiptir: Biri görünür maddeden, diğeri ise sıcak ve görünmez karanlık maddeden oluşan iç içe geçmiş iki disk. Bilim adamları haklıysa, bundan böyle galaksilerdeki yıldız oluşumunu incelerken, sıcak karanlık maddenin yıldızları doğuran gaz ve toz bulutlarının uzaydaki dağılımını nasıl etkilediğini de hesaba katmamız gerekecek.

Sizi bilmem ama gelecek sefer Kayahan’ın Siyah Işıklar albümünü dinlerken ben biraz ürpereceğim :).

 

Galaksilerin çarpışmasını gösteren bilgisayar simülasyonu. Bu çarpışma milyarlarca yıl sürüyor!