Karanlık Madde Yıldızları Varsa Nasıl Oluşuyor?

Evrende karanlık madde yıldızları var mı ve varsa nasıl oluşuyor? Fizikçiler 1930’lardan beri karanlık maddenin varlığını öngörüyor. Biz de 80’lerden beri insanlar, yıldızlar ve gezegenleri oluşturan maddenin, evrendeki toplam maddenin yalnızca yüzde 20’sini oluşturduğunu biliyoruz. Geri kalanı karanlık maddedir. Karanlık madde elektromanyetik kuvvetle, yani ısı ve ışıkla etkileşmediği için görünmezdir. Yine de galaksilerdeki yıldızları ve galaksi kümelerini bir arada tutuyor. Karanlık maddenin ne olduğunu bilmiyoruz ama bize varlığını böyle gösteriyor. Peki karanlık madde yıldızları var mı?

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Neden karanlık madde yıldızları?

Karanlık yıldızlar var mı diye sormak, karanlık madde atomlar oluşturabilir mi diye sormaktır. Karanlık madde güçlü nükleer kuvvetle etkileşmiyor. Bunun yerine evrene çok seyrek dağılmış bulunuyor. Zaten normal maddeden 5 kat fazla olduğu için aksini istemezsiniz. Yoksa Samanyolu’nu ondan 4 kat büyük olarak saran karanlık madde kozası, galaksimizin kendi içine çöküp kara delik olmasına yol açardı.

Her ne kadar türlü teoride önerilen karanlık madde parçacıklarını bulamasak da fizikçiler karanlık madde yıldızları var mı sorusunu merak ediyor. Tamam, varsa bu yıldızlar bildiğimiz yıldızlardan çok farklı olacak. Öte yandan karanlık madde radyoaktif beta bozunumundan sorumlu zayıf nükleer kuvvetle etkileşiyor olabilir. Bu durumda bir tür karanlık madde yıldızı oluşturma şansı vardır. Bunun yaydığı ışık da evrende karanlık maddeyi bulmamızı sağlayacaktır.

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, karanlık madde en azından kara delikler gibi dolaylı yoldan ışık saçıyorsa şimdiye dek görmez miydik?” Belki de gördük ama nasıl ışık saçtığını bilmediğimiz için fark etmedik. Örneğin evrende nötron yıldızları, kara delikler ve antimadde yok oluşu gibi çok sayıda gama ışını kaynağı var. Gama ışınlarını galaksinin neresinden geldiğine, süresine, frekans ve şiddetine göre sınıflandırıyoruz. Bu da hangi cisimlerden kaynaklandığına dair gayet iyi bir fikir veriyor.

Yeni karanlık madde muamması

Oysa karanlık maddenin hangi parçacıklardan oluştuğunu bilmiyoruz! Bu yüzden olası karanlık madde yıldızlarını görmek için önce karanlık maddenin ne ölçüde fiziksel etkileşime gireceğine dair teoriler geliştirerek teorik sınırlar belirlememiz gerekiyor. Yoksa fizikçiler de karanlık maddenin bildiğimiz yıldızları oluşturmayacağını biliyor. Onların derdi karanlık maddeyi aramak için yeni ipuçları aramaktır. Öyleyse karanlık madde yıldızları varsa nasıl oluşur ve nasıl çalışır?

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

 

Karanlık madde yıldızları nasıl ışık saçar?

Karanlık madde galaksiler ve galaksi kümelerini yerçekimiyle bir arada tutuyor. Zaten bu yüzden var olduğunu söylüyoruz. Nitekim birçok fizikçi karanlık maddenin parçacıklardan meydana geldiği kanısında. Bu durumda karanlık maddenin civar atomlarla etkileşime girip ısıtarak ışık saçmasını sağlaması gerekiyor. Bu mekanizmayı bulmalıyız. Normal yıldızlarda işimiz kolay. Daha dün yazdığım gibi yıldız çekirdekleri yüksek ısı ve basınçla hidrojeni kaynaştırarak helyum üretir. Bu sırada ısı ve ışık saçar.

Karanlık madde ısınmadığı için evrene kara cisim ışımasıyla, yani kendiliğinden radyasyon yayması imkansızdır. Bu madde ısınmaz ve soğumaz. Güçlü nükleer kuvvetten etkilenmediği için de sıkışmaz ve bir yıldızı oluşturan gazlar gibi belirli bir yerde toplanmaz. Bu yüzden bir grup fizikçi karanlık yıldızlar için yeni bir ışıma mekanizması geliştirdiler. Öyle ki bazı süpersimetri teorilerinde nötrinonun daha ağır bir süpersimetrik eşi olan nötralino vardır. Nötralino karanlık madde parçacığı adaylarından biridir. Yeni karanlık yıldız teorisine göre iki nötralino birbiriyle temas edince gama ışınları saçarak yok olur.

İlgili yazı: Yerkabuğu Nasıl Oluştu ve Kıtalar Neden Kayıyor?

 

Karanlık yıldızlar ve gama ışınları

Gama ışınları evrendeki en enerjik radyasyon türüdür. Üstelik nötralinoların birbirini antimadde–madde yok oluşuna benzer şekilde ediyorsa uzaydaki bazı gama ışınları onlardan geliyor demektir. Yalnız küçük bir sorun var… Nötralino yok oluşu tekil atomaltı ışık kaynakları oluşturur. Bizim de bunları içinde nötron yıldızları parlayan enerjik bir bulutsu gibi binlerce ışık yılı uzaktan görmemiz imkansızdır. Diğer yandan nötralino yok oluşu bir bulutsunun içinde gerçekleşiyorsa onu ısıtacaktır. Bulutsuyu saran gaz moleküllerini ısıtıp termal radyasyon saçmalarına sebep olacaktır.

Biz de belirli frekansta kızılaltı ışık saçan bu bulutsuları görebiliriz. Şimdi de diyeceksiniz ki “Hani karanlık madde ışıktan etkilenmiyordu hocam? Gama ışınları enerjik ışık ışınlarıdır.” Doğru ama nötralino da sıradan bir karanlık madde parçacığı değildir. Süpersimetri teorilerinde ekstra özellikle sahip olan bir parçacıktır. Nötralinolar varsa karanlık madde yıldızları da olabilir. Tabii yıldız derken aslında için için ısınıp ışıyan gevşek bir buluttan söz ediyoruz. 😉

Yine de dikkatli olmalıyız. Sıradan yıldızlar, nötron yıldızları, kara delikler ve süpernovalar yıldızlararası gaz ve toz bulutlarını zaten ısıtır. En iyisi civarda yeterli enerji kaynağı olmadığı halde güçlü termal radyasyon yayan bulutsuları bakmaktır. Böylece gerçekten nötralinolar yüzünden ısınan bulutsuları ayırt edebiliriz. Oysa sandığımızdan daha dikkatli olmalıyız. Ne olduğunu bilmediğimiz karanlık maddeyi bugüne dek kanıtlanmamış süpersimetrideki teorik bir parçacıkla açıklamaya çalışıyoruz. Karanlık madde yıldızları çok düşük olasılıktır ama karanlık madde galaksileri var:

İlgili yazı: Gökbilimciler Üç Cisim Problemini Nasıl Çözdü?

 

Karanlık madde yıldızları nasıl aranır?

Öncelikle karanlık madde olgun galaksilerin yüzde 90’ını oluşturuyor. Bu sebeple neden Samanyolu’nu karanlık madde galaksisi olarak düşünmediğimize şaşıyorum. Aslında maddeden oluştuğumuz ve evrende yaşam, ısı ve ışık gibi en ilginç şeyler de maddeden oluştuğu için biraz baryon merkezcilik yapıyoruz. 😉 Galaksileri oluşturan gaz ve toz bulutlarını karanlık maddenin yerçekimi toplar. Böylece bulutsuların çöküp yıldız olmasına yardım eder.

Elbette bu senaryonun istisnaları vardır. Örneğin 2005’te gökbilimciler içinde yıldız olmayan dev bir bulutsu buldular. Bulutsu o kadar büyüktü ki tıpkı bir galaksi gibi arkadan gelen ışığı yerçekimi merceğiyle büküyordu. Üstelik görebildiğimiz maddenin yerçekimi bu kadar güçlü bir mercek oluşturmaya yeterli değildi. Demek ki bulutsuda maddeden 100 kat fazla karanlık madde vardı. Artık bütün galaksilerin 13,4 milyar yıl önce, büyük patlamadan kalan karanlık madde bulutları içinde oluştuğunu biliyoruz. Yalnız bu kez işler yarım kalmış görünüyor. Peki neden?

İlgili yazı: Işık Suda ve Camda Neden Kırılır?

 

Karanlık madde yıldızları için sonsöz

En basit açıklaması karanlık madde bulutunun öksüz olması… yani büyük patlamada oluşmuş ama nedense normal maddenin yakınında oluşmamış. Bunu ayrıca açıklamak gerekecek. Yine de bu, elimizdeki örneğin gerçek bir karanlık madde galaksisi olmadığını gösteriyor. Gerçi klasik karanlık madde teorilerinin yanlış olduğunu gösteren en güçlü kanıtlar da genç karanlık madde galaksileridir. Neden derseniz konuyla ilgili son gelişmeleri içeren karanlık madde modifiye yerçekimine karşı yazısını ve Güneş yerçekimi merceğiyle 100 milyar kat zum yapan uzay teleskopunu şimdi okuyabilirsiniz.

Evrenin son günlerinde patlayacak demir yıldızlara ve bilinen en ağır beyaz cüceye hızla bakabilirsiniz. Paralel evrenler arasında iletişim mümkün mü ve evreni genişleten vakum enerjisi nedir diye sorabilirsiniz. Hızınızı alamayarak evren simit şeklinde mi ve manyetizma evreni nasıl şekillendiriyor sorularına da yanıt arayabilirsiniz. Karanlık madde yıldızları yoksa bari antimadde yıldızları var mı diye sorarak yazıda kullandığım dijital kaynakları hemen aşağıda bulabilirsiniz. Bilimle ve sağlıcakla kalın. 😊

Karanlık madde ve karanlık enerji nedir?

¹A Dark Hydrogen Cloud in the Virgo Cluster
²The Connection Between Galaxies and Their Dark Matter Halos