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

Dark sunEvren 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!

 

 

“Siyah Işıklar: Evrende kara güneşler ve görünmez galaksiler var mı? >>Yeni “Sıcak Karanlık Madde” teorisine göre evet” hakkında 17 yorum

  1. Samanyolu galaksisinin merkezinde hatırı sayılır bir kara delik var ise ve samanyolu galaksisi de sipral şeklinde olduğuna göre bu durum şu bildiğimiz içi su dolu lavabonun içine bir miktar saman koyup lavabonun tıkacını çekdiğimizde oluşan girdap yani sipraal görünümünde lavabonun giderine yol alan saman çöpüne benzetebilirmiyiz? Yani samanyolu galaksisi merkezindeki kara deliğin çekim kuvetine kapılmış olabilirmi sipral görünümündeki döngüye sebep olabilirmi bu olası durum milyon yada milyarlarca yıl önce başladıysa bu durum merkeze bağlı dönme hızıyla nekadar zaman alır?

    1. Samanyolu’nun merkezinde gerçekten de süper kütleli bir kara delik var ve saman çöpü örneğiniz de doğru.

      Nitekim görünen normal maddenin kütlesini ve buna bağlı olarak merkezdeki kara deliğe düşmemek için gereken dönme hızını (merkezkaç kuvvetine bağlı açısal momenti) hesapladığımızda bir tutarsızlıkla karşılaşıyoruz.

      İş görünen maddeye (yıldızlar, gezgenler vb.) kalsa, bunun kütlesi gökcisimlerinin güvenli bir hızda dönmeye müsait değil. Galaksimizdeki her şey yavaşlayıp, sarmallar çizerek kara deliğe düşmeli.

      Öte yandan yıldızların kara deliğe düşmeden kara deliğin yörüngesinde döndüğünü görüyoruz (örneğin Güneşimizin merkezin etrafında bir tur dönmesi 200 milyon yıldan uzun bir süre alıyor). En yakın yıldızlar 3-4 ışık yılı, bizim Güneşimiz gibi yıldızlar ise 27 bin ila 30 bin ışık yılı uzakta yörüngede dönüyor. Bunun için gereken Hız, ancak ekstra kütleden gelebilir.

      Bu kütle farkını hesapladığımızda Samanyolu’nda normal maddeden çok karanlık madde olduğu ortaya çıkıyor. Bu ek kütle yıldızlara gereken açısal momenti, yani dönme hızını sağlıyor. Böylece çok yakındaki gökcisimleri hariç, hiçbir şey Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara deliğe düşmüyor.

      Tespitiniz doğru, bilim adamları bundan yola çıkarak görünmeyen ek kütleyi sağlayan bir madde olmalı, buna karanlık madde diyelim dediler. Karanlık madde olmasaydı hiçbir yıldız Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara deliğe düşmekten kurtulamazdı. Halihazırda kara deliğe düşmeden dönüyorlar.

    2. Eğer böyle olduğu tahmin ediliyorsa, karadeliğin ortalama çapı, uzunluğu gibi geometrik değişkenlerin aldığı değerler söz konusudur. Birde bunlar sürekli değişim halinde bulunabilir (etrafındaki gökadalardan dolayı). Bu durum şu anki bilim ve teknolojik olanaklar dahilinde hesaplanabilecek bir değer değildir. (Not: Benim görüşüm…)

    1. Karanlık madde, bizi oluşturan normal madde, karanlık enerji ve normal enerji (karanlık madde ve normal maddenin enerjiye dönüşmüş hali).

      Aslında Evren’de 4 temel fiziksel etkileşim var. Eskiden bunlara fizik yasaları veya fizik kuvvetleri diyorduk: Güçlü çekirdek kuvveti (atom çekirdeklerini bir arada tutar -proton ve nötronları-), zayıf çekirdek kuvveti (radyoaktif bozunmadan sorumludur. Uranyumun milyarlarca yıl içinde kurşuna dönüşmesi gibi), elektromanyetik kuvvet (manyetik alanlar, ışık, elektrik, radyo sinyalleri, ısı vb.) ve kütleçekim (yerçekimi):

      Karanlık enerji hariç yukarıda saydıklarım bu 4 fiziksel etkileşime tabi. Karanlık enerjinin ne olduğunu bilmiyoruz. Klasik anlamda enerji değil. Bizzat uzay boşluğunun genişlemesi. Balonu şişirir gibi. Balon şişince üzerindeki noktalar hareket etmez ama araları açılır. Ona benziyor ama ne olduğunu bilmiyoruz.

  2. fakat bildiğim kadarıyla enerji durağan hale geçmez. entropi yüzünden enerji nasıl olurda entropiye karşı gelip durağan kütle yapısına sahip oluyor?

    1. Durağan yerine belirli bir lokasyonda paketlenmiş demek daha doğru. Gluonların kuarkları birbirine bağlarken protonun içinde ışık hızına yakın hızda hareket etmesine ve boyuna göre büyük kütle kazanmasına rağmen, o protonun bulunduğu demir atomunun masada kımıldamadan duran çatalın içinde olması gibi (atomlar titreşiyor tabii ama uzaktan bakınca titremeyi göremiyoruz).

  3. kütle uzayı bükebiliyorsa evrenin başlangıçında o kadar kütle neden karadelik yaratmadı da patlayıp genişlemeye başladı?

    1. Evren başlangıçta şişme alanı denilen özel bir güç alanı ile ışıktan hızlı genişledi. Böylece kütle tüm evreni kara deliğe dönüştürme fırsatı bulamadı. Bugün Evren’in çapı 94 milyar ışık yılı (gözlemlenebilir evren). Madde evrenin yalnızca yüzde 4,5’ini oluşturuyor. Karanlık madde ile yüzde 30’unu. Evrenin kalanı boşluğun genişlemesi anlamında karanlık enerji. Kısacası madde tek noktada toplanmadığı için, uzayın büyük kısmı boş olduğu için ve uzay 5 milyar yıl önce tekrar hızlanarak genişlemeye başladığı için madde Evren’i kara deliğe dönüştüremiyor (galaksilerdeki tekil yıldızlar, galaksilerin birbirine milyonlarca ışık yılı uzak olması, Güneş Sistemimizdeki gezegenler arasında yüz milyonlarca veya milyarlarca km mesafe olması, atomların büyük kısmının boş olması, elektron dejenerasyon ve kuark dejenerasyon karşı basıncı)

  4. Bing Bang bir enerji patlamasıydı (püskürmesi). Maddenin meydana gelebilmesi için bu enerjinin ışık hızının karesi üzerinde bir hızla püskürmesi gerekiyordu. Ama bu konuda hiçbir bilgi yok. İlk evren c2 hızla yani nerdeyse sonsuz bir hızla genişlediyse bu bilgi neden hiç işlenmiyor?

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir