Astronomi 101: Karanlık ​ M​adde

17.06.2019
Astronomi 101: Karanlık ​ M​adde

Evrende, görebildiğimiz üzerindeki ​ k​ütleçekimsel etkisi haricinde belirlenemeyen, görünmez bir madde mevcuttur. Buna ​ “​ karanlık madde​ ”​ denir. İlk kez Fritz Zwicky(1933) tarafından öne sürülmüştür​ .

Evrendeki bütün cisimler ​ “​ atom​ ” ​ adı verilen küçük madde parçacıklarından oluşur. Enerjiyle bir araya gelerek gözlemlediğimiz evreni oluştururlar. Atomları bir arada tutan şey kuvvettir. Atom ve atom altı düzleminde atomlar güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet olarak adlandırılan iki etkileşim tarafından yönetilirler.

Güçlü nükleer kuvvet, kuark adında daha küçük parçacıklardan oluşmuş proton ve nötronlar üzerinde etkilidir. Bu kuvvet​ ,​ kuarkların birbirini iterek çekirdeği yok etmesine engel olur.

Zayıf nükleer kuvvet, bir kuark türünü diğeriyle değiştirir; bu da uranyum gibi radyoaktif elementlerin bozunmasına sebep olur. Radyoaktif bozunma gezegenlerin ve uyduların güç kaynağıdır, buna dahil olan elementler de yıldızlar öldüğünde yaratılmıştır. Bu kuvvet aynı zamanda ​ nükleer füzyon​ adındaki süreci de etkinleştirir. Bir elementin atomları kaynaşarak ikinci, daha ağır bir elementi oluştururlar. Bu süreçte ısı ve ışık yayılır.

Kütleçekim kuvveti, daha uzun mesafelerde ve daha büyük daha iri cisimler üzerinde etkilidir. Bu​, evrensel bir kuvvettir ve her yerde aynı şekilde işler. Kütleçekimsel etkileşimler Dünya ile Ay’ı, Güneş ile gezegenleri, ​ S​amanyolu​’​ndaki yıldızları ve kümelerle süper kümelerdeki galaksileri birbirine bağlar.

Sözü edilen bu maddelerin tümü baryonik -proton ve nötronlardan oluşmuş- madde denen bir kategoriye aittir. Bu madde ışınımı ya yansıtır ya da yayar. Buna yıldızlar, gezegenler, galaksiler, ve galaksilerin içindeki ve etrafındaki sıcak gaz bulutları; hepimiz dahiliz. Bu maddenin tuhaf olan yanı, görebildiğimiz her şeyi oluşturmasın rağmen evrende var olan tüm maddenin sadece yüzde 16’sını oluşturmasıdır. Geri kalan yüzde 84’lük kısım karanlık maddedir.

Karanlık maddenin ne olduğunu kimse tam olarak bilmiyor. Hatta baryonik maddeyle aynı biçimde hareket edip etmediği bile netlik kazanmış değil.

Muhtemel karanlık madde adayları:

  1. Soğuk karanlık madde
  2. Zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklar, WIMP
  3.  Baryonik karanlık madde, MACHO
  4.  Sıcak karanlık madde

Bir galakside, yıldızların belli hızlarda dönmeye devam etmesini sağlamaya en dıştaki yıldızların da uzaya uçup gitmelerine engel olmaya yetecek miktarda büyük bir kütleçekimi ve dolayısıyla büyük bir kütle olması gerekir. Fakat galaksinin civarındaki yıldızların tahmin edilen süratleri astronomların tahmin ettikleri gibi değildir. Bunlar, galaksinin merkezine daha akın olan yıldızlarından çok farklı bir hızda hareket ediyor olmalıydılar. Tespit edilmemiş daha çok kütle olduğu ve bu kütlenin yıldızları etkilediği anlamına geliyordu.

Karanlık madde nerededir?

2012 yılının başında fizikçiler, bu görünmez maddenin galaksilerden uzayın derinliklerine uzandığını ve hatta komşu galaksilerin karanlık maddelerine sürtünme ihtimali olduğunu gösterdi. Bu da her galaksinin gerçekten de hem aydınlık (baryonik) hem de karanlık maddenin toplamı olduğu anlamına gelir. 

Karanlık madde, evren boyun​ca​ galaksileri ve galaksi kümelerini etkiler. Onun varlığı sayesinde astronomlar, evren genişlemeye devam mı edecek hareketsiz mi kalacak yoksa küçülecek mi gibi sorulara yanıt bulabilir. 

Evren​ ,​ madde bağlamında düz olarak kabul edilir ancak kozmosu anlamada en baskın olan özellik olan karanlık madde sebebiyle de genişlemeye devam etmektedir. Karanlık enerjiyle birlikte, evreni​ n

  • %75​ ’i ​ karanlık enerji
  • %24​ ’ü ​ karanlık madde
  • %5’e yakın bir kıs​ mı​ da baryonik maddeden oluşmaktadır.

Karanlık enerji evrenin genişleme hızını arttırmaktadır​, ​ bu sebeple bu senaryoda evren sonsuza denk genişlemeye devam edecektir. Karanlık ​ e​nerji, evrenin yaşının belirlenmesinde de önemli bir etken​ . Ancak yeni keşfedilen Higgs Bozonu atom altı parçacığı ile yapılan son çalışmalar sonucunda, günümüzden onlarca milyar yıl sonra sonu gelecek sınırlı bir ömrü olabileceği​ni​ ileri sürmektedir​ .

Chicagolu evrenbilimci Michael Turner, önümüzdeki yıllarda daha duyarlı deneylerle ar​ t​ an kesinlikte sonuçlar alınabileceği konusunda güvenli konuşuyor: “Karanlık madde, 70 yıldır süren bir polisiye öykü; artık sanığın tutuklanması için zaman geldi.​ ”

Kaynakça

Cho, A., “WIMPs at Last? Or More Wimpy Sightings?”, Science,3 Mart 2000 Çeviri: Raşit Gürdilek

Fizik Üzerine Yedi Kısa Ders, Carlo Rovelli, Can Yayınları, 3. Baskı

Evren 101, Carolyn Collins Petersen,Say Yayınları,4. Bask

Zamanın Kısa Tarihi, Stephen Hawking,alfa yayın,61.baskı

YAZAR BİLGİSİ
YORUMLAR

Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu yukarıdaki form aracılığıyla siz yapabilirsiniz.