Karanlık Madde Nedir ve Nerede Gizleniyor?

Evren yüzde 4 oranında normal madde ve yaklaşık yüzde 21 oranında karanlık maddeden oluşuyor. Yıldızlar gibi ışık saçan normal maddeden 5 kat fazla olan görünmez karanlık madde, galaksilerdeki yıldızları bir arada tutan ek yerçekimini sağlıyor. Peki neden ışık saçmıyor ve nerede gizleniyor?

Galaksilerin görünmez harcı

Bildiğimiz madde; atomlar, yıldızlar, galaksiler, gezegenler, ağaçlar ve kayalar, kısacası aklınıza gelebilecek hemen her şey evrenin sadece yüzde 4’üne karşılık geliyor. Evrenin yüzde 21’i ise karanlık maddeden oluşuyor.

Karanlık madde göze görünmüyor, ama galaksilerdeki yıldızları bir arada tutarak uzaya savrulmasını önleyen ek yerçekimini sağlıyor. Bu yüzden de galaksilerin gizli harcını, yapı malzemesini, görünmez çimentosunu oluşturuyor.

İlgili yazı: 550 Gezegenli Kara Delik Güneş Sistemi

 

Bu da çok garip bir şey

Karanlık madde sayesinde yaşadığımız ve önem verdiğimiz şeylerin aslında gerçekliğin çok küçük bir parçası olduğunu anlıyoruz. Ailemiz ve sevdiklerimiz, yeryüzündeki bütün insanlar ve insanların verdiği bütün eserler normal maddeden oluşuyor. Ancak, normal madde evrenin çok küçük bir parçasını oluşturuyor.

Evet, bu bizi alçakgönüllü olmaya iten çok küçük bir parça; fakat hayatımıza anlam katmayı becerebilirsek aynı zamanda insan hayatının en önemli parçası. Öyleyse uzayda bir türlü arayıp bulamadığımız, ama yaşadığımız galaksinin varlığını borçlu olduğumuz karanlık madde bize perspektif katıyor.

Görüyoruz ki fiziksel evreni anlamak, manevi evreni anlamak kadar zor. Evrenin nasıl oluştuğunu bulmak, Sartre’ın varoluşçu felsefesine göre hayata anlam vermekten daha zor; çünkü bu dünyada etik bilim insanları kadar, ilkokul mezunu bile olmayan ahlaklı insanlar da var. Üstelik karanlık maddenin ne olduğunu bilmiyoruz, ama var olduğundan eminiz.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt              

 

Peki ne biliyoruz?

Karanlık madde galaksilerin oluşmasını sağlayan şeydir. Evrendeki galaksiler ve galaksi kümelerinin oluşması için gereken maddeyi hesapladığımızda, uzayda galaksilerin oluşmasına yetecek kadar normal madde olmadığını görüyoruz.

Normal maddenin yerçekimi, yıldızları toplayarak galaksiler halinde bir araya getirecek kadar güçlü değil. Kısacası evrende karanlık maddenin etkisi olmasaydı yıldızlar dört bir yana savrulacak ve milyarlarca yıldız içeren galaksiler asla oluşmayacaktı.

Bu yüzden galaksilerin karanlık maddeyle kuşatıldığını biliyoruz: Örneğin, Samanyolu diskindeki yıldızlar, galaksimizi oluşturan normal maddenin kütlesine göre 5 kat hızlı dönüyor. Bu da Samanyolu’nun normal maddeden 5 kat fazla görünmez karanlık madde içerdiğini gösteriyor. Görünmez derken, karanlık maddenin ışık saçmadığını ve ışığı yansıtmadığını kastediyoruz.

İlgili yazı: Gerçek Adem: İlk insan ne zaman yaşadı?

 

Bu yüzden karanlık

Karanlık maddenin varlığını gösteren başka kanıtlar da var: Örneğin, yerçekiminin uzayı büktüğünü ve ışığın uzayda aldığı yolu uzatarak kütleli cisimlerin civarında zamanın akışını yavaşlattığını biliyoruz. Bunu Einstein’ın görelilik teorisi söylüyor ve ışığı büken bu etkiyi mercek etkisi olarak adlandırıyoruz.

Keza uzayda birkaç milyar ışık yılı uzağa baktığımız zaman, arka plandaki yıldız ışığının, aradaki galaksilerin kütlesinin izin verdiğinden daha fazla büküldüğünü görüyoruz. Dört kez patlayan yıldız yazısında anlattığım gibi, ekstra bükülmeye karanlık maddenin yol açtığını düşünüyoruz.

Ancak bu daha başlangıç: 10 bin galaksinin katili karanlık madde vakasında gördüğümüz üzere, uzayda saniyede 620 km hızla yol alan galaksilerin yeni yıldızlar oluşturmasını sağlayan gaz bulutlarının da görünmez bir duvara çarptığını görüyoruz.

Galaksideki yıldızlar görünmez duvarın içinden hiç etkilenmeden geçiyor; yani galaksinin şekli bozulmuyor. Öte yandan, gaz bulutlarının büyük kısmı görünmez duvarı aşamıyor ve galaksinin arkasında kalarak galaksiden kopuyor. Böylece galaksiler yeni yıldız oluşturmak için gereken maddeyi kaybederek yavaş yavaş ölüyor. Bütün bunlar karanlık maddeye işaret ediyor.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Seçici elek gibi çalışıyor

İnsan hücrelerinin seçici zarları var. Bu zarlar özel bir şekilde kasılarak ne zaman tatlı suyu geçireceğini ve ne zaman da tuzlu suyun hücreye girmesini engelleyeceğini biliyor. Galaksiler arasındaki karanlık madde bulutları da seçici zar gibi davranıyor. Yıldızların geçmesine izin verirken gaz bulutlarının önünü kesiyor.

Peki karanlık madde bunu nasıl yapıyor? Bunun için karanlık maddenin ışık ve yerçekimiyle normal maddeden daha farklı bir şekilde etkileşime girmesi gerekiyor. Oysa biz karanlık maddenin sıra dışı özelliklerinin ne olduğunu bilmiyoruz:

Belki de karanlık madde yerçekiminden pek etkilenmiyor. Dolayısıyla güçlü yerçekimi oluşturan yıldızların ve madde yoğunluğu yüksek olan katı asteroitlerin içinden geçmesine izin veriyor; ama hafif ve seyrek gaz moleküllerini engelliyor.

Kısacası karanlık madde uzaya seyrek dağılmış olabilir. Bu yüzden de ancak milyonlarca ışık yılı çapındaki dev karanlık madde bulutları oluşturduğu zaman, galaksileri etkileyecek kadar güçlü bir yerçekimi yaratıyor olabilir.

Çok acayip bir madde

Fizikçiler son 20 yılda karanlık madde nedir ve ne tür parçacıklardan oluşur sorularını yanıtlamak için birçok fizik teorisi geliştirdiler. Yüzlerce karanlık madde parçacığı hayal ettiler. Ancak, inşa ettikleri detektörler tek bir karanlık madde parçacığı bile bulamadı. Bu yüzden karanlık maddenin ne olduğundan ziyade, ne olmadığını biliyoruz desek doğru olur.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Ne olmadığını biliyoruz?

1) Karanlık maddenin yıldızlardan uzak bölgelerde yer aldığı için karanlık olan ve dolayısıyla göremediğimiz normal gaz bulutları olmadığını biliyoruz; çünkü bu durumda en azından kızılötesi teleskoplar ve radyo teleskoplarla görebileceğimiz elektromanyetik dalgalar yayardı.

2) Karanlık madde antimadde değil; çünkü antimadde normal maddeyle çarpışınca bu ikisi tümüyle enerjiye dönüşerek birbirini yok ediyor. Bu tür patlamalar gama ışınlarına yol açarak kendini gösteriyor.

3) Karanlık madde kara delik olamaz; çünkü kara delikler her ne kadar karanlık olsa da normal maddeden oluşan yıldızların çökmesiyle ortaya çıkıyor ve bu sebeple yerçekiminden etkileniyor.

Kara delikler içinden ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü yerçekimine sahip bulunuyor. Dolayısıyla normal madde gibi davranıyor ve tıpkı suyun dibine çöken ağır bir taş veya büyük kütleli yıldızlar gibi, daha çok galaksilerin merkezinde toplanıyor.

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

 

Karanlık madde kozası

Karanlık madde yerçekiminden pek etkilenmediği için evrenin dört bir yanına son derece seyrek olarak dağılmış bulunuyor. Örneğin sadece galaksi diskinde bulunmuyor. Aynı zamanda, galaksileri saran ve onlardan en az iki kat büyük olan yumurta şekilli görünmez bir koza oluşturuyor. Buna karanlık madde aylası diyoruz.

Karanlık madde aylası, galaksilerin ağırlığını artırarak daha büyük galaksileri kendine çekmesini ve onlarca, yüzlerce, binlerce, yüz binlerce galaksiden oluşan dev kümeler oluşturmasını sağlıyor. Nitekim karanlık madde olmasa galaksiler yörüngesindeki küresel yıldız kümeleriyle cüce galaksileri yutup büyüyemez ve güdük kalırdı.

Ancak karanlık madde güneş sistemi kısa mesafelerde yerçekimini artırmıyor. Aksi takdirde yıldızlar hiç yanmadan direkt kara delik halinde çökerdi ve bildiğimiz anlamda gezegenlerle güneş sistemleri oluşamazdı. Nitekim sadece bu bile karanlık maddenin egzotik özelliklere sahip olduğunu gösteriyor.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Öyleyse üç şey biliyoruz

1) Uzayda bir şey var, 2) Yerçekimiyle etkileşime giriyor ve 3) Bu şey normal maddeden 5 kat fazla veya 5 kat daha ağır. Bu durumda karanlık madde egzotik parçacıklardan oluşuyor; çünkü bu üç şartı karşılamak için normal maddeden çok daha farklı ve sıra dışı özelliklere sahip olmak zorunda.

Karanlık madde uzaya seyrek biçimde, ama homojen olarak dağılıyor derken bir de bonus bilgi verelim: Evrende ortalama karanlık madde yoğunluğu 168 ışık yılı küpte 0,006 Güneş kütlesine eşittir. Bu muazzam hacmi gözünüzde canlandırmak için kenar uzunluğu 3,26 ışık yılı olan 168 adet küpten oluşan dev bir küp düşünün.

Hatta karanlık maddenin bir kısmı normal madden oluşuyor olabilir! Örneğin steril nötrinolar, büyük patlamada oluşan ilkin mikro kara delikler ve hatta bizden önce yok olan eski evrenlerden kalma ezeli kara delikler karanlık madde olabilir. Ancak elimizde bunu gösteren bir kanıt yok.

İlgili yazı: Kontrollü Güç >> Telefon pil ömrünü uzatmak için en iyi 5 yöntem

 

Galaksilerin oluşmasını sağladı

Karanlık madde büyük patlamadan sonra evrene suda ilerleyen sperm gibi ince iplikler halinde yayıldı. Gerçekten de galaksilerin oluşumunu bu şekilde tetikledi. Sonuçta evreni saran ve örümcek ağına benzeyen karanlık madde ağları, uzayda görünmez karanlık madde düğümleri oluşturdu.

Galaksiler de toplu halde güçlü bir yerçekimi yayan bu karanlık madde ağları ve düğümlerinin üzerinde oluştu. Galaksileri meydana getiren moleküler hidrojen gazı, karanlık maddenin yoğun olduğu bölgelerde toplandı.

Ancak, galaksilerin öncelikle yıldızlardan oluştuğunu unutmayalım; yani karanlık madde olmasaydı ilk yıldızlar doğmayacak, uzay da sonsuza dek soğuk ve ölü bir yer olarak kalacaktı. Evren bir anlamda ölü doğacaktı!

Öyleyse karanlık maddeyi neden bulamıyoruz? Bunun nedeni karanlık maddenin özelliklerinin uzaklığa bağlı olarak değişmesi olabilir. Karanlık madde mesafeye göre kılık değiştiriyorsa onu bulmamız çok daha zor olacaktır ve siz de bu teoriyi karanlık madde süper sıvı olabilir yazısında okuyabilirsiniz.

İlgili yazı: 14 Yaşında Kendini Donduran Kız

 

Peki ya karanlık madde yoksa?

Fizikçiler yeraltında inşa ettikleri detektörlerde karanlık madde izi bulamayınca böyle bir şey olmadığını düşünmeye başladılar. Hatta astrofizikçi Erik Verlinde, karanlık maddenin değil de bizzat yerçekiminin, galaksiler arasındaki uzaklığa bağlı olarak değiştiğini söyledi ve bunun için de entropik yerçekimi teorisini geliştirdi.

Ancak, nötron yıldızlarının çevresinde dönen beyaz cücelerin yörüngelerini teleskoplarla incelediğimiz zaman, yerçekiminin gerçekten de Einstein’ın dediği gibi ışık hızında gittiğini gördük. Bu da karanlık madde yok, asıl biz yerçekimini yanlış ölçüyoruz; çünkü yerçekimi mesafeye göre kılık değiştiriyor şeklinde özetleyebileceğimiz entropik yerçekimi teorilerinin büyük kısmını geçersiz kıldı.

İlgili yazı: Elektrikli KaranlıkMadde ve Steril Nötrino

 

Özetle başa döndük

Uzayda karanlık maddeyi arıyor, ama bir türlü bulamıyoruz. Oysa yazımızın başında anlattığım 4 dolaylı kanıt yüzünden karanlık maddenin varlığını yok sayamıyoruz.

Nötron yıldızları araştırmaları değişken yerçekimi teorilerini boşa çıkardı. Bu durumda karanlık maddeyi aramaya devam etmek zorundayız, çünkü galaksilerin ve dolayısıyla Dünya gezegeninin varlığını ona borçluyuz.

Peki yüzde 99 oranında karanlık maddeden oluşan bir galaksi bulduğumuzu biliyor musunuz? Onu da Dragonfly 44 yazısında okuyabilirsiniz. Hepinize şeker tadında bir bayram ve muhteşem günler dilerim.

Karanlık madde detektörü nasıl yapılır?

¹Dark matter: What’s the matter?
²The Higgs Seesaw Induced Neutrino Masses and Dark Matter
³Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions