Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat

Karanlık Enerji Nedir? Karanlık Enerjinin Ne Olduğunu Neden Hala Bilmiyoruz?

Karanlık Enerji Nedir? Karanlık Enerjinin Ne Olduğunu Neden Hala Bilmiyoruz? European Space Agency
Evrenin başlangıçtaki muhtemel görünümü
19 dakika
16,854
Evrim Ağacı Akademi: Karanlık Madde & Karanlık Enerji Yazı Dizisi

Bu yazı, Karanlık Madde & Karanlık Enerji yazı dizisinin 10. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Evrenin "Karanlık" Yüzü: Karanlık Madde ve Karanlık Enerji Nedir?" başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al
Tüm Reklamları Kapat

Karanlık enerji, Evren'i en büyük ölçeklerde etkileyen, henüz doğası çözülememiş olan bir enerji formudur. Fiziksel kozmoloji ve astronomide karanlık enerjinin ilk gözlemi, 1990'ların sonlarına doğru süpernovalar üzerinde yapılan araştırmalar sayesinde mümkün olmuştur. Bu gözlemlerde Evren'in sabit bir hızla değil, giderek hızlanacak bir şekilde, yani ivmeli bir şekilde genişlediği görülmüştür.[1], [2]

Evren'in evrimini anlamak için, başlangıç koşullarını ve kompozisyonunu bilmemiz gerekmektedir. Karanlık enerjiye yönelik gözlemlerin yapıldığı dönemden öncesinde bilinen bütün madde ve enerji formlarının toplamı, Evren'in genişleme hızının yavaşlamasına neden olacak kadar azdı. Ancak Evren'in hızlanarak genişlediği gerçeği, bilmediğimiz türden bir enerjinin var olmasını gerektirdi.

Gerçekten de enerji açısından Evren'in sadece %5’i, aşina olup, anladığımız şeylerden oluşmaktadır: protonlar, nötronlar, elektronlar, fotonlar, nötrinolar, kara delikler ve hatta kütleçekim dalgaları... Geriye kalanın %27’si karanlık madde ve hepsinden çok daha fazlası, yani yaklaşık %68'i, yeni ve gizemli bir maddeden oluşmaktadır: karanlık enerji.

Tüm Reklamları Kapat

Evrenimizin muhtemel 4 sonu: Sonuncusu içinde bulunduğumuz evren gibi görünüyor, yani karanlık enerjinin hükmünde... Evrenin bünyesindekiler, fizik yasalarıyla beraber, sadece evrenin nasıl evrimleştiğini değil aynı zamanda ne kadar yaşlı olduğunu belirliyor. Eğer karanlık enerji olduğundan 100 kat daha çok ya da daha az güçlü olsaydı, aşina olduğumuz evrenin var olması imkânsız olurdu.
Evrenimizin muhtemel 4 sonu: Sonuncusu içinde bulunduğumuz evren gibi görünüyor, yani karanlık enerjinin hükmünde... Evrenin bünyesindekiler, fizik yasalarıyla beraber, sadece evrenin nasıl evrimleştiğini değil aynı zamanda ne kadar yaşlı olduğunu belirliyor. Eğer karanlık enerji olduğundan 100 kat daha çok ya da daha az güçlü olsaydı, aşina olduğumuz evrenin var olması imkânsız olurdu.
Forbes

Karanlık Enerji Nedir?

20. yüzyılda gökbilimciler, Evrenin genişlediğini öğrendiler. Genişlemenin sonsuza kadar sürebileceğini ya da sonunda -eğer Evren'in yeterli kütlesi ve dolayısıyla yeterli özçekimi varsa- genişlemenin tersine dönüp bir Büyük Çökme'ye neden olabileceğini düşündüler. Ancak 21. yüzyılın başlarında kozmolojide işler değişti: Evren'in günümüzde , milyarlarca yıl öncesine göre daha hızlı genişlediğini fark ettik. Genişleme hızının artmasına sebep olan ne olabilir?

1990'ların sonlarına kadar çoğu kozmolog, evrenin Büyük Çökme'ye neden olacak kadar kütlesi olmadığına inanıyordu. Özellikle 2dF Galaxy Redshift Survey ve Sloan Digital Sky Survey tarafından elde edilen veriler, Evren'in kendi kütlesi ve kütleçekimi onu geri çekmeye çalıştığından sürekli yavaşlayan bir hızda da olsa, Evren'in sonsuza kadar genişleyeceğini doğruluyor gibiydi.

Keşfedilmek üzere olan devrim niteliğinde bir şeyin ilk belirtisi, 1998'de Tip 1A süpernova araştırması sırasında geldi. Ölmekte olan dev yıldızların bu devasa patlamaları, gökbilimciler için son derece faydalıdır; çünkü her zaman aynı miktarda ışık verirler ve bu nedenle kozmostaki mesafeleri hesaplamak için "standart mumlar" olarak kullanılabilirler. Bu, çok basit bir fikirdir. Geceleri ateşböceklerini düşünün: hepsi aynı temel parlaklığa sahiptirler. Bulunduğunuz yerden, her birinni ne kadar parlak olduklarını ölçerek, uzaklıklarını hesaplayabilirsiniz.

1998'deki araştırma, Amerikalı Adam Riess ve Saul Perlmutter ile Avustralya'dan Brian Schmidt dahil olmak üzere iki uluslararası gökbilimci grubu tarafından yürütülüyordu. Dünya çapında sekiz teleskop kullanarak, amaçları, Hubble Sabiti olarak bilinen Evren'in genişleme hızını hesaplamak için Tip 1A süpernova mesafesini kullanmaktı (gerçekte, Evrenin genişleme hızı zamanla değişir ve dolayısıyla teknik olarak sabit değildir).

Tüm Reklamları Kapat

Araştırmanın sonuçları şaşırtıcıydı. Evren şu anki yaşının sadece 2/3'ündeyken patlayan uzak süpernovalar, olması gerekenden çok daha sönüktü ve dolayısıyla çok daha uzaktaydı. Bunun anlamı, eğer mevcut fikirler doğruysa, evrenin olması gerekenden çok daha hızlı genişlediğiydi.

Bu sonuçlar ortaya çıktığında astronomi camiasında çok fazla şüpheyle karşılandı ve gözlemler kısa süre sonra diğer ekipler ve diğer yöntemler tarafından tekrarlandı. Milenyumun başında, Evren'in genişlemesinin yaygın olarak inanıldığı gibi yavaşlamadığı ortaya çıktı. Aslında hızlanıyordu!

Daha da tuhafı, Evren'in genişlemesi, tam da beklendiği gibi Büyük Patlama'dan 7-8 milyar yıl sonrasına kadar gerçekten de yavaşlıyordu. Ama sonrasında, tamamen bilinmeyen nedenlerle, gizemli bir "anti-kütleçekimi kuvveti" hakim olmaya başladı, kütleçekiminin genişlemeye uyguladığı freni yendi. Bu durum, yavaşlamayı tersine çevirdi ve Evren'in genişlemesi yeniden hızlanmaya başladı.

Bu keşfin gökbilimciler ve kozmologlar için ne kadar şok edici olduğunu hayal edebilirsiniz.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Bu hızlanmadan sorumlu olan kuvvet, bilim insanları tarafından karanlık enerji olarak adlandırıldı. Bu durumda "karanlık" sözcüğü, tıpkı karanlık maddede de olduğu gibi, kelimenin gerçek anlamıyla "karanlık" anlamına gelmez; daha ziyade, "bilinmeyen" anlamına kullanılmaktadır.

Bu arada yeri gelmişken söyleyelim: Karanlık enerji ve karanlık madde tamamen alakasız kavramlardır. Karanlık madde hakkında daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz.

Neden Karanlık Enerjiye İhtiyacımız Var?

Yukarıda da anlattığımız gibi karanlık enerji, ilk başta, süpernova benzeri, çok uzak sinyallerden gelen ışığı inceleyerek yapılan gözlemler sonucu ortaya çıktı. Mesafe ve kızıla kayma ölçümleriyle bilim insanları, Evren'in sadece madde ve radyasyondan oluşamayacağı kanısına vardılar; ancak Evren'in kaderini değiştirecek, yeni formda bir enerjiye ihtiyaçları vardı. Bu soru, 20 yılı aşkın süredir cevabını bulamamış en büyük problemlerden biridir.

Evrenin muhtemel sonları ve sağda gösterilen, asıl, ivmeli hızlanan sonumuz. Yeterince zaman geçtikten sonra, hızlanmadan dolayı evrendeki bütün bağlı galaktik ya da süpergalaktik bütün yapılar tamamen izole olacak. Karanlık enerjinin en azından bir sabit gerektiren özelliklerini anlamak için sadece geçmişe bakabiliyoruz fakat gelecek için ifade ettikleri daha fazla.
Evrenin muhtemel sonları ve sağda gösterilen, asıl, ivmeli hızlanan sonumuz. Yeterince zaman geçtikten sonra, hızlanmadan dolayı evrendeki bütün bağlı galaktik ya da süpergalaktik bütün yapılar tamamen izole olacak. Karanlık enerjinin en azından bir sabit gerektiren özelliklerini anlamak için sadece geçmişe bakabiliyoruz fakat gelecek için ifade ettikleri daha fazla.
NASA & ESA

Evren'in tam olarak ne tür bileşenlerden oluştuğunu bilmek istiyorsanız, yapmanız gereken tek şey, evrendeki çeşitli birçok objenin mesafe ve kızıla kaymalarını ölçmektir. Ölçtüğünüz kızıla kayma, objenin uzayda ne kadar hızlı hareket ettiği (genellikle yüzlerce ya da birkaç bin km/s) ile uzak bir kaynaktan ışık çıktığı anda evrenin genişleme miktarının bir kombinasyonudur. Mesafe ise, bir objenin görünürdeki parlaklık ya da açısal boyutunun bilinen, esas bir parlaklık veya boyutla karşılaştırılmasıyla anlaşılabilir.

Bütün gözlemlerimizi bir araya getirdiğimizde, süpernovalardan, büyük ölçekli yapılardan, kozmik arka plan mikrodalga ışımalarındaki dalgalanmalardan, vb. kaynaklardan hepsi, evreni tek bir şekilde tasvir ediyor: %5 normal madde, %27 karanlık madde ve %68 karanlık enerji.

Görünür genişleme hızı (y-ekseni) ve uzaklık (x-ekseni) grafiği geçmişte daha hızlı genişlemiş ancak şimdiki ırak galaksilerin hızlanmalarının düşüşte olduğu bir evrenle uyuşuyor. Bu Hubble’ın orijinal çalışmasından binlerce kez daha uzağa genişleyen, Hubble’ın çalışmasının modern bir versiyonu. Noktaların düz bir çizgi oluşturmadığı dikkatimizi çekmeli, bunun anlamı genişleme hızının zamanla değiştiği. Evrenin takip ettiği eğriyle uyum göstermesi karanlık enerjinin varlığına ve geç hakimiyetine işaret ediyor.
Görünür genişleme hızı (y-ekseni) ve uzaklık (x-ekseni) grafiği geçmişte daha hızlı genişlemiş ancak şimdiki ırak galaksilerin hızlanmalarının düşüşte olduğu bir evrenle uyuşuyor. Bu Hubble’ın orijinal çalışmasından binlerce kez daha uzağa genişleyen, Hubble’ın çalışmasının modern bir versiyonu. Noktaların düz bir çizgi oluşturmadığı dikkatimizi çekmeli, bunun anlamı genişleme hızının zamanla değiştiği. Evrenin takip ettiği eğriyle uyum göstermesi karanlık enerjinin varlığına ve geç hakimiyetine işaret ediyor.
Ned Wright, Betoule et al.'a ait en son verilere göre (2014)

Kozmolojide Uyumluluk Modeli Nedir?

Teorik olarak, bu gözlemleri anlamlandırma biçimimiz, olağanüstü bir şekilde düz mantığa dayanıyor: En büyük kozmik ölçekte evren, her yönde ve her konumda aynıdır. Kozmik ağı (İng: "cosmic web") inceleyip, bir galaksiden yola çıkıp, başka bir galaksiyle karşılaşmadan herhangi bir yönde milyonlarca ışık yılı gidebildiğinizi fark edebilirsiniz. Ancak bu ölçekler, her şeyin gerçekte ne kadar tekdüze olduğunu göstermeye yetecek kadar büyük değildir. Gözlemleyebildiğimiz Evren yaklaşık 400,000 Gly (1 Gly = 1 milyar ışık yılı) kadardır ve birkaç milyar kübik ışık yıllı ölçeklere çıktığınızda her şey, gerçekten de neredeyse %99,9 aynı hâle gelir.

Tüm Reklamları Kapat

Evren, her yönde ve konumda aynıymış gibi davranıyorsa, Evren'in nasıl çalışacağını söyleyen bir formül yazabiliriz: Genişleme/daralma faktörü solda ve bütün madde ve enerji terimleri sağda... Bunlar genişleyen Evren'i kontrol eden kurallardır ve bu oranın nasıl değiştiğini öğrenerek, Evren'de ne olduğunu, bunun ne kadar olduğunu ve nasıl davranacağını öğrenebiliriz.

Yazarın 2017 yılından Amerikan Astronomik Topluluğunda (American Astonomical Society) bir fotoğrafı, sağda ise birinci Friedmann denklemi var. Birinci Friedmann denklemi sol tarafta, uzay-zamanın evrimini belirleyen Hubble genişleme hızının karesini detaylandırıyor. Sağ tarafta birçok farklı türden madde ve enerjinin yanında evrenin gelecekte nasıl evrileceğini belirleyen uzaysal bükülme var. Bu denklem kozmolojideki en önemli denklem ilan edildi ve Friedmann tarafından 1992’de modern formundan türetilmişti.
Yazarın 2017 yılından Amerikan Astronomik Topluluğunda (American Astonomical Society) bir fotoğrafı, sağda ise birinci Friedmann denklemi var. Birinci Friedmann denklemi sol tarafta, uzay-zamanın evrimini belirleyen Hubble genişleme hızının karesini detaylandırıyor. Sağ tarafta birçok farklı türden madde ve enerjinin yanında evrenin gelecekte nasıl evrileceğini belirleyen uzaysal bükülme var. Bu denklem kozmolojideki en önemli denklem ilan edildi ve Friedmann tarafından 1992’de modern formundan türetilmişti.
Premier Institute/Harley Thompson

Farklı veriler, Evren'in içeriğine dair farklı sınırlar belirliyor; ancak bunları birleştirip, çakıştıkları noktaları belirleyerek, bu bambaşka verilere hep beraber uyacak bir parametrenin var olup olmadığını bulabiliriz.

Kozmoloji'deki "uyumluluk modeli" de buradan geliyor. Bu modelde Evren:

Tüm Reklamları Kapat

  • günümüzde yaklaşık 67-74 km/s/Mpc hızda genişliyor,
  • genişlemeye şu anda karanlık enerji hükmediyor (%68),
  • mekânsal olarak düz,
  • içindeki enerjinin geri kalanı (%32) çoğunlukla madde (hem normal hem de karanlık madde),
  • Büyük Patlama'dan bu yana 13.8 milyar yıl geçtiği için, 13.8 milyar yaşında.

Son günlerde bu maddeler üzerindeki tartışmalara ve gerginliklere rağmen, bu tasvir, Evrene dair varılan uzlaşmayı yansıtıyor: Mevcut belirsizlikleri de bünyesinde bulunduran, elimizdeki bütün verilerle tutarlı bir tasvir...

Üç bağımsız kaynaktan toplam madde içeriği (normal + karanlık, x-ekseni) ve karanlık enerji yoğunluğu (y-ekseni) üzerindeki kısıtlamalar: süpernova, kozmik arka plan mikro dalga ışıması (CMB) ve BAO, büyük ölçekli yapıların bağıntılarında görülen dalgalı bir özellik. Süpernovalar olmasaydı bile karanlık enerjiye kesinlikle ihtiyacımız olacağı dikkat çekmeli, aynı zamanda karanlık madde ve karanlık enerji miktarları arasında belirsizlikler ve uyumsuzluklar mevcut, evreni tam bir şekilde açıklamak için bu değerlere de ihtiyacımız olacak.
Üç bağımsız kaynaktan toplam madde içeriği (normal + karanlık, x-ekseni) ve karanlık enerji yoğunluğu (y-ekseni) üzerindeki kısıtlamalar: süpernova, kozmik arka plan mikro dalga ışıması (CMB) ve BAO, büyük ölçekli yapıların bağıntılarında görülen dalgalı bir özellik. Süpernovalar olmasaydı bile karanlık enerjiye kesinlikle ihtiyacımız olacağı dikkat çekmeli, aynı zamanda karanlık madde ve karanlık enerji miktarları arasında belirsizlikler ve uyumsuzluklar mevcut, evreni tam bir şekilde açıklamak için bu değerlere de ihtiyacımız olacak.
Supernova Cosmology Project, Amanullah et al., AP. J. (2010)

Neden "Karanlık Enerji" de Hepsi "Karanlık Madde" Değil?

Evren'deki enerjinin büyük bir kısmının görünmez (ya da "karanlık") olması bir kenara, madde bile olmaması size acayip gelebilir. Madde, normalde kütleçekiminden ötürü kümelenerek bir araya gelir. Yeterince madde bir noktada toplandığında, Evren'in genişlemesini yenip yıldızlar, galaksiler ve galaksi grupları/kümeleri kurabilirler. Maddenin hüküm sürdüğü bir Evren'de zaman geçtikçe, yapılar daha da büyür ve ağ benzeri, karmaşık bir hâle gelirler.

Ancak bol miktarda karanlık enerjinin de bulunduğu bir Evren'de, bu ağın büyüklüğünün ve karmaşıklığının bir limiti olacaktır. Gözlemlediğimiz karanlık enerji, uzay dokusunun doğasında olan bir enerji formu gibi çalışıyor.

Evren genişledikçe maddenin yoğunluğu azalır (çünkü kütle değişmeksizin hacim artar). Ayrıca hacim arttıkça radyasyonun yoğunluğu azalır. Işık, kızıla kaydıkça da radyasyonun enerjisi azalır. Ancak karanlık enerjinin enerji yoğunluğu her zaman sabittir. Milyarlarca yıl sonrasında, radyasyonun da maddenin de yoğunluğu karanlık enerjinin yoğunluğunun altına düşerek, günümüzde gözlemlediğimiz ivmeli genişlemeye neden oluyor.

Tüm Reklamları Kapat

Agora Bilim Pazarı
Ada

Bir sabah Adalılar sahilde bir adam buldular: Onlar gibi değildi…

Bize yabancı olan korku uyandırır. Peki korku ne zaman nefrete dönüşüp insanlıktan çıkar? En önemlisi de nasıl? Ödüllü sanatçı Armin Greder bu soruları yüzümüze ayna tutarak yanıtlıyor. “Ada”, yalnızca gündelik bir hikâye değil, her yaştan okurun ilgisini hak edecek kadar da gerçek!

  • Çevirmen: Çağla Vera Kılıçarslan
  • Yayın Tarihi: 07.02.2020
  • Baskı Sayısı: 1. Baskı
  • Sayfa Sayısı: 32
  • Cilt Tipi: Ciltli
  • Kağıt Cinsi: Kitap Kağıdı
  • Boyut: 19.5 x 25.5 cm
  • ISBN: 9786058023130
Devamını Göster
₺165.00
Ada
  • Dış Sitelerde Paylaş

Madde (hem normal hem karanlık) ve radyasyon evren artan hacmine genişledikçe seyrelse de karanlık enerji uzayın doğasında olan bir enerji. Genişleyen evrende yeni uzay oluştukça karanlık enerji yoğunluğu sabit kalıyor. Eğer karanlık enerji zamanla değişirse, genişleyen evren muammasına bir çözüm bulmak bir yana, varoluşun doğasına dair devrimsel yeni bir kavrayışa sahip olabiliriz.
Madde (hem normal hem karanlık) ve radyasyon evren artan hacmine genişledikçe seyrelse de karanlık enerji uzayın doğasında olan bir enerji. Genişleyen evrende yeni uzay oluştukça karanlık enerji yoğunluğu sabit kalıyor. Eğer karanlık enerji zamanla değişirse, genişleyen evren muammasına bir çözüm bulmak bir yana, varoluşun doğasına dair devrimsel yeni bir kavrayışa sahip olabiliriz.
E. Siegel/ Beyond the Galaxy

Modern gözlemsel kozmolojinin hedeflerinden biri, Evren'in doğası incelenebilir bütün özelliklerini ölçerek karanlık enerjiyi tamamıyla açıklamaktır. Uzak Tip Ia süpernovaların sayılarını derleyerek, kozmik ağın büyük ölçekli kümeleşme özelliklerini erken, orta ve geç zamanlarda daha iyi ölçerek ve kozmik arka plan mikrodalga ışımalarındaki dalgalanma ve kutuplaşmalardan daha ince detayları ayırarak karanlık enerjinin tam olarak nasıl açıklanacağına daha iyi odaklanabiliriz.

Bir kozmolojik sabit olarak çalışıyor olabilir, bu, karanlık enerjinin uzayın doğasında olan bir form olduğu anlamına gelir. Ya da daha karmaşık bir şekilde çalışıyor olabilir: kendine has (ve muhtemelen dinamik, sürekli değişen) bir durum denklemine sahip, genel bir enerji formu...

Ancak gözlemler, Genel Görelilik Kuramı'na göre işleyip de karanlık enerjiyi hiç içermeyen bir Evren'i tamamen reddediyor.

Kozmolojik sabit eklemek yerine, modern karanlık enerji genişleyen evrendeki enerjinin başka bir bileşeni olarak görülüyor. Denklemin genelleştirilmiş formu bariz bir şekilde durgun bir evren mümkün olmadığını gösteriyor ve kozmolojik sabit eklemekle karanlık enerjinin genel bir formunu dahil etmek arasındaki farkı göz önüne getiriyor.
Kozmolojik sabit eklemek yerine, modern karanlık enerji genişleyen evrendeki enerjinin başka bir bileşeni olarak görülüyor. Denklemin genelleştirilmiş formu bariz bir şekilde durgun bir evren mümkün olmadığını gösteriyor ve kozmolojik sabit eklemekle karanlık enerjinin genel bir formunu dahil etmek arasındaki farkı göz önüne getiriyor.
Tokyo Üniversitesi, Kavli Impu

Karanlık Enerjinin Tek Parametresi

Geleneksel olarak karanlık enerji, tek bir parametreyle açıklanır: ww, yani durum denklemi. Fizikte ww, herhangi formdaki bir enerjinin enerji yoğunluğunu, o enerji formunun basıncına bağlar. Işık hızıyla karşılaştırıldığında ihmal edilebilir hızlarda hareket eden normal maddeler için w=0w=0 olarak verilir, yani hem normal madde hem de karanlık madde basınçsızdır.

Radyasyon ise basınç uygular: w=+13w= +\frac{1}{3}. Bu pozitif basınç zamanla daha tez bir şekilde düşen bir genişleme hızı oluşturur: Evren'in radyasyon hükmündeyken olan genişleme hızı, madde hükmündeyken (w=0w=0 olmak üzere) olan genişleme hızından daha seri olarak azalır. Kozmik sicimler ya da uzaysal eğriliğin hükmettiği w=−13w= -\frac{1}{3}, bölge duvarlarının hükmettiği w=−23w= -\frac{2}{3} ya da kozmik sabitin hükmettiği w=−1w = -1 bir Evren olabilir. Başka değerlerin mümkün olması ve ww'nun değerinin zamanla değişmesine rağmen, ww'nun tam olarak -1'e eşit olduğunu en fazla %10'luk bir hata payıyla biliyoruz.

Karanlık madde, karanlık enerji, normal madde, nötrinolar ve radyasyonun göreceli önemi burada gösteriliyor. Şu anda karanlık enerji egemen olsa da ilk başlarda ihmal edilebilir miktardaydı. Karanlık enerji fazlasıyla uzun kozmik zamanlar için oldukça önemli, karanlık enerjinin izlerini evrenin en erken sinyallerinde bile görebiliyoruz.
Karanlık madde, karanlık enerji, normal madde, nötrinolar ve radyasyonun göreceli önemi burada gösteriliyor. Şu anda karanlık enerji egemen olsa da ilk başlarda ihmal edilebilir miktardaydı. Karanlık enerji fazlasıyla uzun kozmik zamanlar için oldukça önemli, karanlık enerjinin izlerini evrenin en erken sinyallerinde bile görebiliyoruz.
E. Siegel

Teorik olarak Evren'e yeni bir enerji formu için tasarlanan modellerin en basitleri 13\frac{1}{3}'lük ww'nun artışları içinde oluyor; karanlık enerjinin -1.00'a çok yakın olması, karanlık enerjinin kozmolojik sabit formuyla diğer aşina olduğumuz enerji formlarıyla olduğundan daha tutarlı olduğunu gösteriyor.

Genel Görelilik Kuramı'ndaki kozmolojik sabit, madde-ve-enerji formlarının yanında, Einstein denklemlerine (dolaylı olarak da Friedmann denklemlerine) eklenebilen tek enerji formu olması yönüyle ilginçtir. Aynı zamanda Kuantum Alan Teorisi'nde de boş uzayın doğasında olan enerji olarak yer alıyor. Eğer bu evrende potansiyel olarak var olabilen bütün partikül ve alanların katkılarını- ve boş uzayda nasıl geçerli olduklarını- hesaplayabilseydik, evrenin sıfır-noktası enerjisinin değerini bulmayı, dolaylı olarak da, Evren'imizin kozmolojik sabitinin değerini bulmayı beklerdik.

Kuantum vakumunda sanal partikülleri gösteren kuantum alan teorisinin görselleştirilmiş hali. (Spesifik olarak güçlü etkileşimler için) Boş uzayda bile, bu vakum enerjisi sıfırdan farklı.
Kuantum vakumunda sanal partikülleri gösteren kuantum alan teorisinin görselleştirilmiş hali. (Spesifik olarak güçlü etkileşimler için) Boş uzayda bile, bu vakum enerjisi sıfırdan farklı.
Derek Leinweber

Kozmolojik Sabit ve Karanlık Enerji

"Tamam," diyoruz, "kuantum vakumuna etki eden her bir terimi nasıl hesaplayabileceğimizi biliyoruz, peki bu terimler ne?" Bu hesaplamaları yapıyoruz ve elde ettiğimiz değerler doğru olmak için çok, hem de çok büyük; gözlemlenen sınırlardan 10120 kat daha büyük!

Neden olduğunu baktığımızda fark ediyoruz ki, kozmolojik sabit bir kütle/enerji değerinin dördüncü kuvvetindeki bir değerle orantılı ve bu orandaki "varsayılan" değer, üç temel sabitin kombinasyonu: cc (ışık hızı), hh (Planck sabiti) ve GG (yerçekimsel sabit). Bunları kullanarak bir kütle/enerji orantısı oluşturduğumuzda elde ettiğimiz Planck kütle/enerjisi olarak da bilinen değerin, yaklaşık olarak ~1019 GeV olduğunu görüyoruz.

Bu, muazzam bir uyumsuzluk ve bu yüzden birçok teorik buluş karanlık enerji başka bir mekanizmayla açıklanacak şekilde yapılıyor.

Tüm Reklamları Kapat

Radyasyon (kırmızı), nötrino (kesik çizgili), madde ( mavi) ve karanlık enerji (noktalı) yoğunluklarının zamanla nasıl değiştiğini gösteren bir görsel. Birkaç yıl önce öne sürülen yeni bir modele göre karanlık enerjinin yerine düz siyah eğri geçerdi, bu siyah eğri gözlemsel olarak, şimdiye kadar, karanlık enerji olduğunu varsaydığımız enerjiden ayırt edilemiyor.
Radyasyon (kırmızı), nötrino (kesik çizgili), madde ( mavi) ve karanlık enerji (noktalı) yoğunluklarının zamanla nasıl değiştiğini gösteren bir görsel. Birkaç yıl önce öne sürülen yeni bir modele göre karanlık enerjinin yerine düz siyah eğri geçerdi, bu siyah eğri gözlemsel olarak, şimdiye kadar, karanlık enerji olduğunu varsaydığımız enerjiden ayırt edilemiyor.
F. Simspson et al. (2016)

Tüm bu gizeme ek olarak, bu garip karanlık enerjinin özellikleri, Einstein'ın kozmolojik sabitiyle çok iyi bir şekilde örtüşüyor. Kozmolojik sabit, bazen Einstein'ın "geçiştirme faktörü" olarak da adlandırılır ve sonradan Einstein tarafından "hayatının en büyük profesyonel gafı" olarak tanımlanır. Einstein, genişleyen bir Evren fikrinden nefret etmişti ve 20. yüzyılın başlarında popüler olan sabit durum kozmolojisi tarafından öne sürülen statik Evren modelini tercih etmişti. Evren'in gözlenen genişlemesine karşı koymak için, genişlemeyen bir Evren ile sonuçlanacak şekilde, kökeni belirsiz bir "anti-kütleçekimi kuvveti" icat etmişti. Ancak Einstein daha sonra gözlemlerle desteklenmeyen bu fikri geri çekmişti.

Dolayısıyla tüm bu kafa karışıklıklarını es geçmek için Genel Görelilik Kuramı'nı aradan çıkarıp, yerçekimini değiştirmeyi deneyebiliriz. Bu sayede kozmolojik sabit yerine karanlık enerjiyi açıklamamıza yardımcı olacak birtakım yeni parametreler elimize geçiyor:

  • Evren'de, yeni bir alan tarif edebiliriz. Bu alan birçok farklı yolla türlü kuvvetlere ve etkileşimlere bağlanarak Evren'in gözlemlediğimiz genişleme hızına yol açabilir.
  • Enflasyon fazındaki (aşina olduğumuz iki üstel genişleme dönemlerinden biri) koşulların bugünün karanlık enerjisine bağlı olduğu bir model tasarlayabiliriz.
  • Ya da, Evren'den beklediğimizin dışında etkilere sahip olan yeni bir fikir öne sürebiliriz. Kozmolojik sabitten önemli ölçüde farklı sonuçlar veren herhangi bir modeli test edebiliriz.
Karanlık enerjili bir evren (kırmızı), büyük miktarda  homojen olmayan (large inhomogeneity)  enerjili bir evren (mavi) ve kritik, karanlık enerjinin olmadığı bir evren (yeşil): Yeni fikirler diğer ileri gelen fikirlerden farklı ve gözlemsel olarak test edilebilir tahminler yapmalı ve bu gözlemsel testlerden geçemeyen fikirler saçmalaşmadan terk edilmeli.
Karanlık enerjili bir evren (kırmızı), büyük miktarda homojen olmayan (large inhomogeneity) enerjili bir evren (mavi) ve kritik, karanlık enerjinin olmadığı bir evren (yeşil): Yeni fikirler diğer ileri gelen fikirlerden farklı ve gözlemsel olarak test edilebilir tahminler yapmalı ve bu gözlemsel testlerden geçemeyen fikirler saçmalaşmadan terk edilmeli.
Forbes

Tabii ki bu teorik sapmalara ihtiyaç olduğumuzu gösteren herhangi bir sağlam neden yok; çünkü bu modifikasyonlar da hala kozmolojik sabit ve kuantum alan teorisindeki uzayın sıfır noktası enerjisini hesaba katmak zorunda. Şu anda, bu modellerin hepsi, sorunu sadece görmezden gelmekle yetiniyor. İddialarına göre "gerçek" vakum beklenti değeri büyük ihtimalle sıfır ve gözlemlediğimiz karanlık enerji ise şimdilik yüzleşmek zorunda olduğumuz geçici bir etki.

Elbette bu, yerçekimi değişimi, yeni alan, birleşik enflasyon + karanlık enerji ya da icat ettiğimiz yeni bir fikir yoluyla Evren'e istediğimiz kaderi yazabilme özgürlüğünü veriyor.

Tüm Reklamları Kapat

Ancak bu adımlar bugünlerde teorik olarak moda olsa bile, bunlara başvurmak için hiçbir gerekçe yok. Gerçek şu ki, elimizdeki bütün göstergelere göre karanlık enerjinin, tekdüze bir kozmolojik sabitten hiçbir farkı yok. Bunun dışındaki modeller elenmiş değil; ancak bu modellerin kaynağı tamamen kurmaca ve teorik hayalperestlik.

Evrenin çok uzak sonları birtakım olasılıklar ortaya çıkarıyor ancak verilerin işaret ettiği gibi karanlık enerji gerçekten sabit ise, kırmızı eğriyi takip etmeye devam ederek burada açıklanan uzun vadeli senaryoya yol açacak: Evrenin nihai ısı ölümü.
Evrenin çok uzak sonları birtakım olasılıklar ortaya çıkarıyor ancak verilerin işaret ettiği gibi karanlık enerji gerçekten sabit ise, kırmızı eğriyi takip etmeye devam ederek burada açıklanan uzun vadeli senaryoya yol açacak: Evrenin nihai ısı ölümü.
NASA/GSFC

Karanlık Enerji Bir Parçacık Olabilir mi?

Yine de birçok kişinin fark ettiği bir şey var: Belki de Planck kütle/enerji oranını kozmolojik sabite eklemekle sonuçlanan bir hesaplama tamamen hatalı. Eğer ~1019 GeV yerine, dördüncü üssünü alacağımız 0.001’e (-0.01eV’ye) daha yakın bir kütle/enerji kullanırsak, Evren'de gözlemlediğimizle uyuşan bir kozmolojik sabit değerine ulaşıyoruz.

Bu kütle aralığıyla ilgili fazlasıyla ilginç olan, doğuştan bu aralığa ait olan iki tür partikül olması:

  1. Nötrinolar: Çeşitli ölçümlerden biliyoruz ki nötrinolar birbirinden çok az değişen kütlelere sahipler ve bu farklı türler arasındaki kütle farkı bu menzilin içine düşüyor.
  2. Akslar: Teorik bir partikül ve karanlık madde adayı; aksların bir çok varyasyonun durgun kütlesinin mikro-eV’den mili-eV’de olması mümkün.

Eğer bu düşük enerjili ölçekte yeni bir fizik ortaya çıkıyorsa, kuantum vakumuna olan katkıları da karanlık enerji bilmecesini açıklayabilir.

Tüm Reklamları Kapat

Düşük arka planlı kriyostatıyla XENON1T detektörü, ekipmanı kozmik arka plan ışımalara karşı korumak için büyük bir su kalkanının ortasına kuruluyor. Bu sayede XENON1T deneyinde çalışan bilim insanları arka plan gürültüsünü büyük ölçüde azaltıp, üzerinde çalıştıkları süreçlerden gelen sinyalleri daha emin bir şekilde keşfedebiliyorlar.  XENON sadece ağır, WIMP benzeri karanlık madde değil, karanlık fotonlar ve aks benzeri partiküller gibi hafif potansiyel karanlık maddeleri de arıyor.
Düşük arka planlı kriyostatıyla XENON1T detektörü, ekipmanı kozmik arka plan ışımalara karşı korumak için büyük bir su kalkanının ortasına kuruluyor. Bu sayede XENON1T deneyinde çalışan bilim insanları arka plan gürültüsünü büyük ölçüde azaltıp, üzerinde çalıştıkları süreçlerden gelen sinyalleri daha emin bir şekilde keşfedebiliyorlar. XENON sadece ağır, WIMP benzeri karanlık madde değil, karanlık fotonlar ve aks benzeri partiküller gibi hafif potansiyel karanlık maddeleri de arıyor.
Forbes

Gizem Perdesini Ne Aralayacak?

Karanlık enerji, kozmolojinin çözülmemiş büyük gizemlerinden biridir. Günümüzde karanlık enerjinin, Evren'deki her şeyin %68'ini oluşturduğu düşünülmektedir. Normal, "baryonik madde" denen ve gerçekte görebildiğimiz madde, Evren'in tamamının sadece %5'ini oluşturmaktadır. Geri kalan ise, bir diğer büyük kozmik gizem olan karanlık maddedir.

Karanlık enerji, Einstein'ın söz ettiği anti-kütleçekimi kuvveti gibi davranmaktadır; ancak doğası ve kökeni bilinmemektedir. En büyük gizemlerinden biri, Büyük Patlama'dan milyarlarca yıl sonra, karanlık enerjinin neden Evren'in belirli bir noktasında Evren'in genişleme hızına hakim olmaya başladığıdır. Şimdi varsa, neden hep orada değildi?

Karanlık enerjinin fiziği de oldukça spekülatiftir. Son yıllarda zemin kazanan bir fikir, karanlık enerjinin Higgs Alanı'nın bir akrabası olan, "öz" (İng: "quintessence") olarak bilinen bir güce benzediğidir. Ancak henüz bunu destekleyecek veya eleyecek gözlemsel hiçbir kanıt yoktur.

Kozmologlar ayrıca, karanlık enerjinin evrenin genişlemesini sonsuza dek hızlandırmaya devam edip etmeyeceğine dair hiçbir fikre sahip değillerdir. Bu da çok uzak bir gelecekte, ivmenin Evren'i bir arada tutan kuvvetlerin üstesinden geleceği ve kozmostaki tüm maddeyi kelimenin tam anlamıyla parçalayacağı bir senaryoya yol açacaktır. Bu, Büyük Yırtılma olarak bilinen bir kabus senaryosudur.

Tüm Reklamları Kapat

İşin doğrusu, gözlemsel olarak karanlık enerji, uzay kumaşının doğal bir parçasıymış gibi çalışmaktadır. NASA'nın, James Webb'den sonra 2020'lerin en önemli astrofizik görevi olan WFIRST, yukarıda bahsettiğimiz ww’nin ölçümsel kısıtlamalarını %1 ya da %2 seviyelerine düşürmemize yardımcı olacaktır. Bu sayede Evren'in nasıl davrandığnı daha net olarak anlamamız da mümkün olabilir. Ayrıca Şili merkezli uluslararası Karanlık Enerji Araştırması da karanlık enerjiye dair yeni bilgiler edinmemizi sağlayabilir.

Tüm bunlar bir araya gelerek, yakında kozmosun geleceği üzerinde böyle bir etkiye sahip olan bu gizemli kuvvet hakkında daha iyi bir anlayışa ulaşacağımızı umuyoruz; ancak bu anlayışı kazanmak için Evren'in çok daha eksiksiz bir tarihini çizmemiz gerekmektedir. Ancak 13,7 milyar yıllık "kozmolojik arkeoloji", son derece zor ve zaman alıcıdır, bu tarihte o kadar çok eski katman eksik veya belirsizdir ki, bu nedenle keşiflerin âni bir şekilde olmasını bekleyemeyiz.

Sonuç

İşin özeti: Evren, eski teorilerin tahmin ettiğinden daha hızlı genişliyor. Kozmolojinin çözülmemiş büyük gizemlerinden biri olan karanlık enerji, onun bu giderek hızlanan genişlemesinin nedeni olabilir. Karanlık enerjinin, Evren'deki her şeyin %68'ini oluşturduğu düşünülüyor.

Ama uzay boşluğu neden sahip olduğu özelliklere sahip? Evren'in uzay-zaman dokusunun sıfır nokta enerjisi, neden sıfırdan farklı ve pozitif bir değere sahip? Ve karanlık enerji herhangi başka bir şekilde değil de neden gözlemlediğimiz gibi çalışıyor?

Gördüğümüzü açıklayabilmek için uydurabileceğimiz sonsuz sayıda model var; ancak –sıfırdan farklı bir kozmolojik sabit için- oluşturulan modellerden en basiti, hiçbir ekleme ya da modifikasyonla verilere uymaya ihtiyaç duymaz. Kuantum vakumunu anlamaya yönelik gelişmelere imza atamadığımız sürece, karanlık enerji, modern teorik fiziğin en büyük cevaplanmamış sorularından biri olarak kalacak.

Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
Evrim Ağacı Akademi: Karanlık Madde & Karanlık Enerji Yazı Dizisi

Bu yazı, Karanlık Madde & Karanlık Enerji yazı dizisinin 10. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Evrenin "Karanlık" Yüzü: Karanlık Madde ve Karanlık Enerji Nedir?" başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al
59
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • İnanılmaz 14
  • Tebrikler! 13
  • Bilim Budur! 8
  • Muhteşem! 7
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 3
  • Umut Verici! 3
  • Merak Uyandırıcı! 3
  • Üzücü! 1
  • İğrenç! 1
  • Korkutucu! 1
  • Güldürdü 0
  • Grrr... *@$# 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  1. Türev İçerik Kaynağı: Forbes | Arşiv Bağlantısı
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 27/04/2024 09:45:17 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/9629

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Balıkçılık
Doğa Yasası
Güve
Mit
Gen İfadesi
Bilim İnsanları
Samanyolu Galaksisi
Uzay
Evren
Ergen
Karar Verme
Teyit
Balina
Genetik
Enerji
Beslenme Bilimi
Sivrisinek
Su
Kök Hücre
Kelebek
Skeptisizm
Büyük
Yaşlılık
Carl Sagan
Kişilik
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Kafana takılan neler var?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
E. Siegel, et al. Karanlık Enerji Nedir? Karanlık Enerjinin Ne Olduğunu Neden Hala Bilmiyoruz?. (3 Aralık 2020). Alındığı Tarih: 27 Nisan 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/9629
Siegel, E., Telli, A. S. T., Bakırcı, Ç. M. (2020, December 03). Karanlık Enerji Nedir? Karanlık Enerjinin Ne Olduğunu Neden Hala Bilmiyoruz?. Evrim Ağacı. Retrieved April 27, 2024. from https://evrimagaci.org/s/9629
E. Siegel, et al. “Karanlık Enerji Nedir? Karanlık Enerjinin Ne Olduğunu Neden Hala Bilmiyoruz?.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Evrim Ağacı, 03 Dec. 2020, https://evrimagaci.org/s/9629.
Siegel, Ethan. Telli, Ada Su Tezel. Bakırcı, Çağrı Mert. “Karanlık Enerji Nedir? Karanlık Enerjinin Ne Olduğunu Neden Hala Bilmiyoruz?.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Evrim Ağacı, December 03, 2020. https://evrimagaci.org/s/9629.
ve seni takip ediyor

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close