Evrendeki Kayıp Madde Nerede?
Bırakın karanlık maddeyi, kısa süre öncesine dek evrendeki normal maddenin üçte biri kayıptı; ama bilim insanları kayıp maddenin izini buldular: Evrenin sadece yüzde 4,9’u yıldızlar, gezegenler ve insanları oluşturan normal maddeden meydana geliyor. Yüzde 95,1’i ise karanlık madde ve karanlık enerjiden oluşuyor. Bugüne kadar normal maddenin yüzde 30’u kayıptı. Artık nereye gittiğini biliyoruz.
Görünür madde
Galaksileri oluşturan atomlar, proton, nötron ve elektronlar hep görülebilir ışık yayabilen normal madde sınıfına giriyor. Oysa yıldızlar, hatta kara delikler normal maddenin sadece yüzde 70’ini meydana getiriyor. Öyle ki geriye kalan yüzde 30’un nerede olduğunu bilmiyorduk. Artık bulduk.
Fransa Uzay Astrofizik Enstitüsü’nden evrenbilimci Hideki Tanimura ve İngiltere Edinburgh Üniversitesi’nden Anna de Graaff yönetimindeki iki ayrı ekip, yıllar boyunca uzayda normal maddenin izini sürdükten sonra, nihayet nerede saklandığını buldular.
İlgili yazı: Gerçek Adem: İlk insan ne zaman yaşadı?
Baryonlar
Normal maddeye fizikte baryonik madde diyoruz; çünkü sözünü ettiğimiz proton ve diğer parçacıklar baryon sınıfına giriyor. Evrenin yüzde 68,3’ü uzay boşluğunun genişlemesinden sorumlu olduğu düşünülen karanlık enerji ve yüzde 26,8’i ise galaksileri bir arada tutan ek yerçekimini sağlayan karanlık maddeden oluşuyor.
Bununla birlikte normal maddeyi bulmanın, neredeyse karanlık maddenin hangi parçacıklardan oluştuğunu bulmak kadar zor olduğunu kabul etmemiz gerekiyor. Ne de olsa normal maddenin görebildiğimiz kısmı yüzde 70 ile sınırlı.
Buna da yıldızlar, kara delikler, yıldızlararası gaz ve toz bulutları, bulutsular, genel olarak galaksiler ve gezegenler gibi küçük gökcisimleri dahil.
Peki kayıp madde nerede?
Bilim insanları galaksileri görünmez bir karanlık madde bulutunun, yumurta şekilli bir halenin sardığını düşünüyor. Bu da galaksilere ek kütleyi veriyor. Ancak, soğuk ve karanlık normal madde de galaksileri (yine karanlık maddenin yerçekimi etkisiyle) tıpkı bir koza gibi sarıyor. Oysa galaksileri saran gaz ve toz bulutunu hesaba katsak bile kayıp normal maddeyi bulamıyoruz.
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
Galaksi kümeleri
Geriye bir tek açıklama kalıyor: Galaksiler arası gaz ve toz kümeleri. Gerçekten de evren yakın zamana kadar çok yoğun bir şekilde yıldız doğurmuş olsa da aslında kozmos pek verimli bir yıldız makinesi değil.
10 bin galaksinin katili karanlık madde yazısında anlattığım gibi, karanlık madde galaksileri saran verimli hidrojen gazını kopararak uzay boşluğuna seyrek olarak dağıtıyor ve uzayda kaybolmasına yol açıyor. Bu nedenle büyük miktarda hidrojen gazı yıldız oluşturmadan heba oluyor.
Ayrıca galaksilerin merkezindeki aktif süper kütleli kara delikler de uzayda yüz binlerce ışık yılı mesafeye enerjik gaz jetleri püskürtüyor. Hatta bunlarla komşu galaksileri bombalayabiliyor. Bu da galaksilerin gazının uzaya kaçıp ziyan olmasına yol açıyor.
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem
Galaksiler arası gaz iplikleri
Fransızca okunuşuyla bunlara filaman diyoruz ve Hideki Tanimura ile Anna de Graaff, evrendeki kayıp normal maddenin yüzde 90’ının bu tür galaksiler arası gaz ipliklerinden meydana geldiğini düşünüyor. Kısacası kayıp madde galaksileri saran gaz ve toz bulutlarından değil de galaksiler arasındaki gaz ve toz bulutlarından oluşuyor. Bunlara IGM diyoruz.
Peki kanıt nerede?
Bunu anlamak için neden şimdiye dek galaksiler arasındaki gaz ve toz bulutlarını ortaya çıkaramadığımızı görmek gerekiyor. Bunu yapamadık; çünkü IGM normal gözlerle görebileceğimiz kadar parlak ışık saçmıyordu. Biz de milyonlarca ışık yılı uzaktaki dev IGM bulutlarını uzayın karanlığında bulamadık.
Öte yandan, araştırmacılar öncelikle Sunyaev-Zel’dovich etkisinden yararlanarak büyük patlamadan kalan kozmik mikrodalga artalan ışımasını oluşturan fotonların enerjisini ölçtüler. Sonuçta bu fotonlar evrenin her yönüne eşit enerjide dağılmıştı; ama galaksiler arası gaz bulutlarından geçerken biraz daha yüksek enerjiyle uzaya saçılmaları gerekiyordu.
İlgili yazı: Madde ve Zamanın Kökeni Nedir?
Galaksi katalogu
Fizikçiler düzenli aralıklarla yenilenen Sloan Dijital Gök Taraması haritasından birkaç çift galaksi seçtiler. Bu çiftleri göreli yönelimlerine göre ayırdıktan sonra, galaksi çiftlerinin arasındaki uzay boşluğunda ışığın (fotonların) dağılım enerjilerini ölçtüler.
Sonuçta Tanimura’nın ekibi galaksiler arası uzayda 3 kat fazla normal madde bulurken, de Graaff ekibi de 6 kat fazla normal madde buldu. Galaksiler arası gaz yoğunluğu neden bu kadar değişken derseniz bunun iki sebebi var:
1) Galaksiler arası gaz yoğunluğu galaksiden galaksiye değişiyor ki bu en bariz açıklama. 2) En önemlisi de uzak galaksi çiftleri ile yakın galaksi çiftleri arasında evrenin genişlemesine bağlı olarak görülen kırmızıya kayma gibi sebeplerle foton saçılımı değişiyor.
Eldeki gözlem verileri bu etkiye göre telafi edilirse galaksiler arası gaz yoğunluğu uzayda her yönde ortalama olarak aynı çıkıyor ve kayıp normal maddenin büyük kısmını sağlayarak bu gizemi büyük ölçüde çözüyor. Geriye daha kesin gözlemler yapmak kalıyor.
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
Kurnaz taktik
Galaksiler arası gaz ve toz bulutu (IGM) milyonlarca derece sıcaklıkta olabiliyor; ama gaz moleküllerinin yoğunluğu çok düşük olduğu (birim hacimde çok az molekül bulunduğu) için söz konusu bulutlar sıcaktan parlamıyor ve teleskoplarımızın göreceği kadar ışık saçmıyor.
Elbette fotonları soğuran elektron sahibi olmayan iyonize hidrojen ışığı da emip saçamıyor. Bu da galaksiler arası seyrek gazın ışık saçmasını tümüyle önleyerek tespit edilmesini iyice zorlaştırıyor. Bununla birlikte bilim insanları kayıp maddenin üçte birini oluşturan IGM bulutlarını kurnaz bir taktikle dolaylı olarak saptadılar.
Bunun için oksijen kullandılar
Sonuçta IGM az miktarda oksijen içeriyor ve çok sayıda elektrona sahip olan oksijen, iyonize olsa bile elektronların bir kısmını ışık saçmak için koruyor. İşte Avrupalı bilim insanları da XMM-Newton X-ışını teleskopunu kullanarak galaksiler arasındaki oksijeni gözlemlediler ve oksijen atomlarını sayarak IGM’de ne kadar hidrojen olması gerektiğini hesapladılar. Böylece kayıp normal maddeyi buldular.
İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi
Peki ya karanlık madde ve enerji?
Her durumda evrenin nasıl oluştuğunu çözmek için karanlık madde ve karanlık enerjinin de ne olduğunu bulmamız gerekiyor. Bugüne dek teorilerde öngörülen karanlık madde parçacıklarını bulamadığımız için sıvı karanlık madde gibi egzotik kuramları değerlendirmeye başladık.
Hatta evrenin genişlemesinden sorumlu karanlık maddeyi tespit edemediğimiz için karanlık enerjinin aslında olmadığını öne süren fizikçiler ortaya çıktı. Belli ki bütün bunların sırrı tüm evreni tek denklemle açıklayan bir kuantum kütleçekim kuramı, yani her şeyin teorisini geliştirdiğimiz zaman çözülecek.
Peki her şeyin teorisini nasıl geliştirebiliriz? Bununla ilgili ipuçlarını da madde ve zamanın kökeni yazısında bulabilirsiniz. Emin olun bu macera daha yeni başlıyor.
Evrendeki kayıp madde bulundu
1Missing baryons in the cosmic web
2A Search for Warm/Hot Gas Filaments
