Gece Modu

Bu yazı, Space isimli kaynaktan birebir çevrilmiştir. Çevirmen tarafından, metin içerisinde (varsa) açıkça belirtilen kısımlar haricinde, herhangi bir ekleme, çıkarma veya değişiklik yapılmamıştır. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Evrenin yaklaşık %80'lik bölümü bilim insanlarının doğrudan gözlemleyemedikleri bir maddeden oluşmaktadır. Karanlık madde olarak bilinen bu tuhaf madde, enerji veya ışık yaymaz. Peki o halde bilim insanları neden karanlık maddenin evrenin büyük bir bölümüne hakim olduğunu düşünmektedir?

1920'li yıllardan itibaren gök bilimciler evrenin gözle görülebilenden daha fazla madde içerdiği varsayımında bulundular. Elimizde karanlık madde hakkında tespit edilmiş somut bir kanıt bulunmamasına rağmen her geçen gün güçlü olasılıklar gün yüzüne çıkmaktadır. Neredeyse sadece karanlık maddeden oluşmuş Dragonfly 44 adlı galaksiyi tespit eden ekibin başındaki Yale Üniversitesi araştırmacısı Pieter Van Dokkum şöyle söylüyor:

Yıldızlar, maddenin hangi formda olduğuyla ilgilenmezler ancak hareketleriyle sizlere o maddenin orada var olduğunu ve o konumda ne kadar madde bulunduğunu söylerler.

Evrende daha yakından tanıdığımız baryonik madde proton, nötron ve elektronlardan oluşmaktadır. Karanlık madde baryonik veya baryonik olmayan maddeden meydana gelmiş olabilir. Evreni oluşturan elementleri bir arada tutabilmek için karanlık maddenin evrenin yaklaşık %80'ini oluşturduğu düşünülmektedir. Arayıp bulamadığımız bu kayıp madde sıradan, baryonik maddeden oluşmuş olabilir. Ya da belki de sadece tespit edilmesi zordur...

Karanlık maddenin potansiyel adayları arasında sönük kahverengi cüceler, beyaz cüceler ve nötrino yıldızları bulunmaktadır. Süper kütleli kara delikler de bu farkın bir parçası olabilir. Fakat saydığımız bu fark edilmesi güç cisimler, kayıp kütleyi bulma sürecinde bilim insanlarının gözlemlediğinden daha baskın bir rol üstlenmek durumunda kalabilir çünkü diğer unsurlar kayıp maddenin daha egzotik olduğunu akıllara getiriyor.

Birçok bilim insanı karanlık maddenin baryonik olmayan maddeden oluştuğunu düşünmektedir. Baş aday olan zayıf etkileşimli yoğun parçacıklar (WIMP) bir protonun kütlesinden 10 ila 100 kat daha büyük bir kütleye sahip olmasına rağmen "normal" madde ile arasındaki zayıf etkileşimler nedeniyle tespit edilmesi zor bir hal almaktadır. Nötrinodan daha ağır ve yavaş olan cüsseli, kuramsal nötralino ise henüz tespit edilememiş olmasına rağmen en önde gelen adaydır.

Diğer bir adayımız ise steril nötrinolar. Nötrinolar, sıradan maddelerin yapısında bulunmayan parçacıklardır. Güneşten bir nehir akıntısı şeklinde gelen nötrinolar -ki nadiren normal madde ile etkileşime girerler- Dünya'nın ve hatta biz canlıların içlerinden geçerler. Nötrinolar üç çeşittir (elektron nötrino, müon nötrino ve tau nötrino). Dördüncüsü, yani steril nötrino, karanlık madde adayı olarak öne sürülmüştür. Steril nötrinolar sadece kütle çekimi yoluyla normal madde ile etkileşime girebilirler. Michigan Eyalet Üniversitesi fizikçisi ve astronomu ve ayrıca IceCube (Buz Küpü) deneyi ortak çalışanı olan Doçent Dr. Tyce DeYoung şöyle söylüyor:

Sorulabilecek mükemmel sorulardan biri, her bir nötrino tipini temsil eden küçüklükler [elektron nötrino, müon nötrino ve tau nötrino] arasında bir patern [benzerlik, desen] olup olmadığıdır.
Karanlık madde evren içerisinde tıpkı bir ağ gibi davranmaktadır. Kütle çekiminin güneş sistemimizin içinde ve dışında aynı şekilde davrandığının onaylanması, karanlık maddenin ve karanlık enerjinin varlığına dair ek kanıt oluşturmaktadır.
Karanlık madde evren içerisinde tıpkı bir ağ gibi davranmaktadır. Kütle çekiminin güneş sistemimizin içinde ve dışında aynı şekilde davrandığının onaylanması, karanlık maddenin ve karanlık enerjinin varlığına dair ek kanıt oluşturmaktadır.
WGBH

Daha küçük olan nötral aksiyon ve yüksüz fotinolar (ki her ikisi de kuramsal parçacıklardır) karanlık madde için diğer potansiyel adaylar arasındadır. Gran Sasso Uluslararası Laboratuvarında yapılan bir demeçte şu bilgiler yer alıyor:

Çeşitli astronomik ölçümlerin karanlık maddenin varlığını doğrulamasıyla, aşırı hassas dedektörler kullanılarak normal madde ile karanlık madde parçacıklarının etkileşimlerinin doğrudan gözlemlenmesi için Dünya çapında çalışmalar başlatıldı. Böylelikle karanlık maddenin varlığı ispatlanıp özelliklerine ışık tutulabilecek. Bununla birlikte bu etkileşimler epey zayıf olduğundan şimdiye dek doğrudan gözlemlenememiştir, bu da bilim insanlarını durmadan daha hassas dedektörler oluşturmaya zorlamıştır.

Ya da tüm bunlar bir tarafa, belki de, Güneş sistemi içerisindeki nesnelerin hareketlerini şimdiye kadar başarıyla açıklayabilen kütle çekimi kanunlarını gözden geçirmek gerekiyordur.

Bilgisayar simulasyonlarından alınan bu görüntüler, Samanyolu galaksisi etrafında toplanan karanlık madde kümelerini göstermektedir.
Bilgisayar simulasyonlarından alınan bu görüntüler, Samanyolu galaksisi etrafında toplanan karanlık madde kümelerini göstermektedir.
Tumlinson (STScI)

Karanlık Maddeyi Göremiyorsak Var Olduğunu Nasıl Bilebiliyoruz?

Bilim insanları uzaydaki büyük cisimlerin kütlelerini hesaplamak için onların hareketleri üzerine çalışırlar. 1970'li yıllarda spiral galaksilerin incelemesini yapan gök bilimciler, merkeze daha yakın olan cisimlerin galaksinin dış kenarlarında olan cisimlere göre daha hızlı hareket edeceğini umuyorlardı. Halbuki, her iki konumdaki yıldızların aynı hızda hareket ettiklerini gördüler ve şu sonuca vardılar: Galaksiler görünenden çok daha fazla kütle (madde) içeriyordu.

Eliptik galaksilerde bulunan gaz üzerine yapılan araştırmalar da görünür nesnelerde bulunan kütleden daha fazla kütleye ihtiyaç olduğunu göstermiştir. Eğer galaksi kümeleri, sadece geleneksel astronomik ölçümlerle gözlemlenen kadar kütle sahibi olsaydı, bir arada duramayıp dağılırlardı.

Albert Einstein evrendeki cüsseli cisimlerin bir lens gibi hareket ederek ışığın sapmasına ve kırılmasına neden olduğunu bizlere gösterdi [E.N. Konuyla ilgili buradaki yazımız okunabilir.] Gökbilimciler ışığın galaksi kümeleri tarafından nasıl saptırıldığını inceleyerek, evrendeki karanlık maddenin bir haritasını çıkardılar.

Tüm bu yöntemler evrendeki maddenin büyük bir kısmının henüz keşfedilmemiş bir şey olduğunu göstermektedir.

Karanlık Madde Araştırmaları

Karanlık maddeyle sıradan maddenin birbirlerinden farklı olmalarına karşın bu sıra dışı maddenin tam olarak tespit edilmesi amacıyla deneyler yapılmaya devam edilmektedir. Kurulduğu 2011 yılından beri Uluslararası Uzay İstasyonunda araştırmalarına devam eden Alfa Manyetik Spektrometre (AMS) hassas bir parçacık dedektörü olup bu zamana kadar 100 milyardan fazla kozmik ışın çarpışmalarının izini sürmüştür. AMS'nin önde gelen bilim insanlarından olan ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsünde çalışmalarını sürdüren Nobel ödüllü Samuel Ting şöyle söylüyor:

Pozitron (elektronun antimadde karşılığı) fazlalığı ölçümledik ve bu fazlalık karanlık maddeden geliyor olabilir. Fakat şu aşamada ölçülen bu fazlalığın bilmediğimiz bir astrofiziksel kaynaktan değil de karanlık maddeden geldiğinden emin olabilmek için daha fazla bilgiye ihtiyacımız var. Bunun için de birkaç yıl daha çalışmalarımızı sürdürmemiz gerekiyor.

Diğer yandan Dünya'ya dönecek olursak, İtalya'da bir dağın altında gerçekleşen LNGS'nin XENON1T adlı karanlık madde araştırma projesi, zayıf etkileşimli yoğun parçacıkların (WIMP'lerin) zenon atomlarıyla çarpışması sonucu ortaya çıkan etkileşimleri tespit etmeye çalışmaktadır. Kolombiya Üniversitesi profesörü Elena Aprile deneyin ilk sonuçlarının arkasından şu şekilde bir açıklama yapmıştır:

Çok düşük arka plan devasa dedektörler ile karanlık maddeyi tespit etme mücadelesinde XENON1T ile tüm Dünya yeni bir sürece adım attı. Türünün yeni örneği bu harika dedektör sayesinde bu süreçte başı çekmekten gurur duyuyoruz.

Güney Dakota'da yer altında, altın madenine kurulan zenon etkileşimli karanlık madde deneyi (Large Underground Xenon dark-matter experiment, LUX), zayıf etkileşimli yoğun parçacıklar (WIMP) ile zenon arasındaki etkileşimlere dair izleri arama çalışmalarına devam etmektedir. Fakat şu ana kadar gizemli madde ile ilgili bir bulgu ortaya çıkaramamıştır. Londra Üniversitesi fizikçisi olan ve aynı zamanda LUX ortak çalışanı Cham Ghag şöyle söylüyor:

Doğa yeterince merhametli olsaydı pozitif bir belirtiyle karşılaşabilirdik. Bununla birlikte işe yaramadığı düşünülen sonuç, karanlık maddenin daha önce düşünülmüş olan herhangi bir şeyin ne kadar ötesinde olabileceğine ilişkin modelleri sınırlayarak yeni bir bakış açısı sunduğu için önemlidir.
Güney Kutbu'ndaki IceCube laboratuvarının gerçek fotoğrafı üzerine yapılan bir illüstrasyon görüyoruz. İllüstrasyonda uzak bir kaynaktan gelen nötrinolar, buzun altındaki IceCube dedektörlerince saptanmış olarak resmedilmiştir.
Güney Kutbu'ndaki IceCube laboratuvarının gerçek fotoğrafı üzerine yapılan bir illüstrasyon görüyoruz. İllüstrasyonda uzak bir kaynaktan gelen nötrinolar, buzun altındaki IceCube dedektörlerince saptanmış olarak resmedilmiştir.
IceCube/NSF

Antarktika buzulunun altına inşa edilmiş bir deney merkezi olan IceCube (buz küpü) Nötrino Gözlemevinde steril nötrino araştırmaları sürmektedir. Steril nötrinoların kütle çekimi etkisiyle sadece sıradan madde ile etkileşime girmesi, onu karanlık maddenin oluşumunda rol oynayan güçlü bir aday kılmaktadır.

Karanlık maddenin etkilerini araştıran daha birçok araç mevcuttur. Avrupa Uzay Ajansı'nın Planck uzay aracı, kurulduğu 2009 tarihinden beri evrenin haritasını çıkarmak için uğraşmaktadır. Evrenin kütlesinin nasıl etkileşime girdiğini gözlemleyerek karanlık maddeyi ve onun partneri olan karanlık enerjiyi araştırabilecek.

2014 yılında NASA'nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu (Fermi Gamma-ray Space Telescope), gama ışınlarını kullanarak Samanyolu'nun merkezinin haritasını çıkardı. Buna göre galaksimizin çekirdeğinden aşırı miktarda gama-ışını yayılıyordu. Illinois'daki Fermi Laboratuvarında astrofizikçi olan başyazar Dan Hooper şöyle söylüyor:

Bulduğumuz sinyalin mevcut önerilmiş alternatiflerle açıklanması mümkün olmadığı gibi bu sinyal çok basit karanlık madde modellerinin tahminleriyle de oldukça uyum içerisindedir.

Araştırmacılar bu aşırılığın, kütlesi 31 ile 40 milyar elektron volt arasında değişen karanlık madde parçacıklarının yok oluşuyla açıklanabileceğini söylüyorlar. Elde edilen bulgular karanlık maddenin değerlendirilmesinde tek başına yeterli olmayıp kesin bir sonuca varabilmek için diğer gözlem çalışmalarından ve doğrudan tespit deneylerinden elde edilecek olan yeni bilgilerin değerlendirilmesi gerekecek.

Karanlık Madde mi, Karanlık Enerji mi?

Karanlık madde her ne kadar evrenin büyük bir bölümünü oluştursa da aslında evrenin yaklaşık sadece 1/4'ünü meydana getirmektedir. Buna karşın, evrenin enerjisi %70'lik bir oranla karanlık enerjinin hükmündedir.

Büyük Patlama'nın ardından evren dışa doğru genişlemeye başlamıştır. Bilim insanları başta bu enerjinin tükenip yer çekiminin nesneleri kendine çekmesi gibi yavaş yavaş kendi içine çekileceğini düşünmüşlerdi. Fakat süpernovalar üzerine yapılan araştırmalar gösterdi ki evren, sanılanın aksine, geçmiştekinden daha hızlı genişlemektedir. Evrenin kütle çekiminin üstesinden gelebilmesinin tek ihtimali ondan daha büyük bir enerjiye sahip olmasıdır. Bu da karanlık enerjidir.

Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • 8
  • 1
  • 5
  • 1
  • 0
  • 1
  • 1
  • 1
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • Çeviri Kaynağı: Space

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 22/10/2019 05:29:29 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/7987

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.

Soru Sorun!
Öğrenmeye Devam Edin!
Evrim Ağacı %100 okur destekli bir bilim platformudur. Maddi destekte bulunarak Türkiye'de modern bilimin gelişmesine güç katmak ister misiniz?
Destek Ol
Gizle
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

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
“Evren’i bizim olmasını istediğimiz şekliyle değil de, gerçekten olduğu gibi anlayabilmek, bilgeliğin ilk adımıdır.”
Bertrand Russell
Geri Bildirim Gönder