Karanlık Madde Karanlık Enerjiye Dönüşüyor Olabilir Mi?

Zaman içinde bilimin gelişmesiyle evrenin nasıl işlediği konusunda daha fazla bilgi sahibi olmaya başladık. Ancak birkaç yüzyıl öncesine göre bilgi miktarımız artmış olsa da Evren'in nasıl işlediği konusunda hala her şeyi çözebilmiş değiliz. Karanlık madde ve karanlık enerji de bunun örneklerindendir.

Hakkında çok az şey bildiğimiz bu olgular Evren'in temel dinamiklerini oluşturmaktadır. Bunlar doğrudan alakalı olmasalar da birbirleri üzerinde bir etkileri olduğu yönünde bulgular vardır. Ancak asıl konuya geçmeden önce karanlık madde ve karanlık enerjinin ne olduğuna bir değinmemiz gerekmektedir.

Karanlık madde Evren'deki kütle çekimi ve buna bağlı olarak hareket eden gök cisimleri ile ilgili açıklayamadığımız bazı davranışları açıklamak için ortaya atılmış bir olgudur. Bunun en bilinen örneği galaksinin etrafında dönen yıldızlardan özellikle dış tarafta kalanların olması gerekenden daha hızlı hareket etmesidir. Bu kadar hızlı hareket etmelerine karşın yörüngede kalmalarının sebebinin karanlık madde olduğu düşünülüyor.

Peki daha hızlı gitmelerinin ne önemi var? Bunu ise bir örnek vererek açıklayalım. Elinizde bir ipin ucuna bağlı bir top olduğunu düşünün. Bu top ile beraber kendi etrafınızda dönmeye başladınız. Top havalanıp siz merkezde olacak şekilde etrafınızda daireler çizecektir. Bu, Evren'deki nesnelerin birbirleri etrafında nasıl döndüğünü açıklayan güzel bir örnektir. Siz merkezdeki büyük kütleyi, ip kütle çekimini ve top da yörüngede dolaşan diğer nesneyi temsil eder. Şimdi daha hızlı dönmeye başladığınızı düşünün. Bir aşamadan sonra ip kopacak ve top uzaklaşacaktır. İşte bir nesnenin yörünge hızının önemi buradan geliyor. Eğer fazla hızlı ise o nesne yörüngeden çıkar. Ancak bu galaksilerin etrafında dönen bazı yıldızlar için beklediğimiz gibi işlememektedir ve bu sebeple onları bağlı tutan bir şeyin varlığına işaret etmektedir.

Karanlık enerjiye geçecek olursak bu olgu, tamamen, içinde bulunduğumuz Evren'in genişlemesi ile ilgili bir durumdur. Evren, artan bir hızda genişliyor. İçinde bulunan kütle sebebi ile ilk akla gelen şey Evren'in küçülmesi, sabit bir boyutu olması ya da en azından sabit bir hızda genişlemesi gerektiğidir. Çünkü ivmeli bir hareket için sürekli değişen bir şeylerin olması gerekir ve Evren oluştuğundan beri kapalı bir sistem olduğuna göre bu dış bir etken olamaz. Ancak gene de ne olduğunu bilmediğimiz bir şey hızlanan bir genişlemeye sebep olmaktadır. İşte bunu açıklamak için ortaya atılan fikir karanlık enerjidir.

Bu iki ayrı olgu ortaya atılırken aralarında bir ilişki olduğu doğrudan doğruya düşünülen bir şey değildi; adlarındaki benzerlik sadece bu konuda ne kadar bilgisiz olduğumuza yapılan bir göndermeden ibarettir. Sonradan popülerleşen bu isimler belki de ne olduklarını gerçekten öğrendiğimizde değişecek. Ama karanlık madde ve karanlık enerji arasındaki ilişki tam olarak normal madde ve normal enerji gibi olmasa da bu aralarında herhangi bir bağlantı olmasının imkansız olduğu anlamına da gelmez.

Her şeyin oluşumundan beri gerçekleşen olayları gözlemlemek Evren'in nasıl işlediğini anlamak için kullandığımız bir yöntemdir. Kafamızı kaldırıp gökyüzüne baktığımızda gördüğümüz yıldızlar bizimle aynı anda varmışlar gibi görünse de aslında evrensel hız limiti yüzünden çok uzaktaki nesnelerin görüntülerinin bize ulaşması zaman almaktadır. İşte bu gerçeği kullanarak Evren'in geçmişine bakmamız mümkündür. Diğer bir deyişle, ne kadar uzağa bakarsak Evren'in o kadar eski halini görmekteyiz.

ESA

Rus araştırmacılar da 2016'da yayımlanan bir araştırmalarında Planck teleskobunun Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması (Cosmic Microwave Background Radiation: CMB) hakkındaki verilerini kullanarak tam olarak bunu yaptılar. Bu ışıma, Evren'in oluşumu sırasında ortaya çıkan radyasyonun günümüze kadar ulaşmış halidir. Bazı bölgeleri daha soğuk, diğer bölgeleri daha sıcak bir görüntü sergilediğinden Evren'in oluştuğu zamandaki bileşimi hakkında fikir edinebilmekteyiz.

Buradan yola çıkarak o dönemdeki kozmolojik parametreler gözlemlenmiştir ve Evren'in erken döneminde -yani Büyük Patlama olayından yaklaşık 300.000 yıl sonrasında- bugünküne göre daha fazla miktarda karanlık madde olduğu görülmüştür. Aradaki bu farkı açıklamak için ise karanlık madde bozunması fikri ortaya atılmıştır.

Bozunma, parçacık fiziğinde herhangi bir atom ya da parçacığın kararsız hale gelerek farklı bir tür atom ya da parçacığa dönüşmesine denir. Bunun en popüler örneği Uranyum atomunun yaşadığı bir radyoaktif bozunma türü olan nükleer fisyondur. Güçlü nükleer kuvvetin bir arada tutamadığı Uranyum çekirdeği parçalanır ve bu sırada daha küçük bir elemente dönüşürken enerji salar. Bunun dışında çok bilinmese de bazı diğer elementler de bozunmaya uğrar. Karanlık maddenin de bu tarz bir bozunmaya uğruyor olabileceği düşünülmektedir.

Bu durum, Evren'deki kütlenin büyük kısmını oluşturan karanlık maddenin bozunmaya uğruyor olduğu anlamına gelmektedir. Kütle çekimine sebep olan şeyin madde olduğunu göz önüne alırsak madde miktarının zamanla azalması da kuvvetin güç kaybetmesi demektir. Yani kütle çekimi giderek azalmaktadır. Bunun karşılığında da Evren'in genişleme hızının artması -yani karanlık enerjinin artması- mantıklı bir sonuç gibi duruyor.

Brezilyalı araştırmacılar da aynı bağlantıyı kurup konu hakkında 2008 yılında bir makale yayımlamışlardır. Yaptıkları araştırmada, termodinamik kanunlarından yola çıkan bir bakış açısı ile karanlık maddenin karanlık enerjiye dönüşme ihtimalini incelemişlerdir. Vardıkları sonuca göre kanı, böyle bir dönüşümün mümkün olduğu yönündedir. Kısaca Evren'in genişleme hızının artışı karanlık maddenin karanlık enerjiye dönüşmesi ile ilişkili olabilir.

Bu çıkarımların ne kadar doğru olduğunu ise bilimsel yöntemler yardımıyla zamanla öğreneceğiz.