Karanlık maddenin var olduğunu nereden biliyoruz?

Amerikalı amatör gökbilimci John Dobson bir keresinde Evreni ‘çoğunlukla hidrojen ve cehalet’ olarak tanımlamıştı. Ancak yanılıyordu. Geride iki soru gördüğümüz gibi, hidrojen, Evren’in kütle-enerji bütçesinin yalnızca yüzde 4’üne denk geliyor. Gerçekte, Evren çoğunlukla karanlık maddeden ve karanlık enerjiden ve cehaletten oluşur.

Karanlık madde, Gördüğümüz madde üzerindeki çekim kuvvetinin etkisiyle kendini gösterir. Bunun dışında, özelliklerini bir dizi teknikle araştırabilsek de, onu tespit etmenin bir yolu yoktur.

Pek çok insan karanlık maddeyi anlama arayışının yeni bir gelişme olduğunu düşünse de, 1933 yılında Amerikalı İsviçreli gökbilimci Fritz Zwicky bir şeylerin bir araya gelmediğini fark etti. Evrendeki en büyük madde konsantrasyonları olan galaksi kümelerini araştırıyordu ve özellikle kuzey yarımküre gökyüzündeki Coma Berenices takımyıldızındaki çok zengin bir gökada kümesiyle ilgileniyordu.

Görüş hattı boyunca yıldız hızlarının doğru bir şekilde ölçülmesini sağlayan spektroskopik teknik galaksiler için eşit derecede iyi işliyor. Zwicky bunu kümenin birkaç üyesinin hızlarını belirlemek için kullandı. Bu galaksilerin, kümenin onlara uygulanamayacak kadar hızlı hareket ettiklerini görünce şaşırdı. Virial teorem olarak bilinen matematiksel bir cihazı kullanarak, kümenin görünen maddesinin, kurucu galaksilerdeki yıldızların, gazın ve tozun yerçekimsel çekiminin kümeyi birbirine bağlamak için yeterli olmadığını tespit etti.

Hızları göz önüne alındığında, gözlemlediği galaksiler kümeden uzun zaman önce kaçmış olmalıydı. Zwicky bundan başka bir şeyin, ne ışık yayan ne de onu arka plandaki nesnelerin radyasyonundan emmeyen görünmez bir bileşenin varlığını çıkardı. Bu bileşen ne olursa olsun, kümenin üyeleri üzerinde çekim kuvveti uyguladı. Bu kesinti ile haklıydı, ancak o sırada çok az dikkat edildi.

Galaksi dönme eğrileri nedir?

Kırk beş yıl sonra, büyük Amerikalı gökbilimci Vera Rubin galaksilerin dönüş hızlarının doğru ölçümlerini yaptı ve karanlığın varlığına dair yeni kanıtlar keşfetti. Tek tek galaksilerin döndüğünü biliyoruz ve neredeyse yan yana eğilmiş disk benzeri sarmal galaksileri seçerek, galaksinin merkezinden uzaklıkla dönme hızının nasıl değiştiğini ölçebiliriz. Bu tür hız profilleri, dönme eğrileri olarak bilinir.

Belirli bir galaksideki madde, yıldızların ışığının yoğunlaştığı yerde yoğunlaşmışsa, dönme eğrisinin galaksinin merkezine yakın yıldızların hızla hareket ettiğini göstermesi gerekirken, uzaktaki yıldızlar tıpkı uydular gibi daha yavaş hareket ediyor olmalıdır. Ancak Vera Rubin’in ölçümlerinin gösterdiği bu değildi. Galaksinin merkezinden uzaklaştıkça düşmek yerine, dönme eğrisi uç noktalarına kadar neredeyse sabit kaldı. Rubin’in gözlemleri yıldızlar yerine gaz bulutlarıyla yapıldı, ancak sonuç aynıydı. Bu dönme eğrileri, ancak galaksiler karanlık madde denen devasa küresel halelerle çevrelenmişse açıklanabilirdi.

O zamandan beri, birkaç farklı çalışma türü karanlık maddenin varlığını gösterdi ve bize onun doğası hakkında biraz fikir verdi.

1. Kütleçekimsel mercekleme Einstein’ın Genel Görelilik Kuramı’nın sonuçlarından biri maddenin uzayı bozmasıdır.Bu ince bükülmeyi yerçekimi olarak hissediyoruz.Işık ışınları da bunu hisseder ve bir galaksi veya galaksi kümesi gibi devasa bir nesnenin yanından geçerken, yerçekimsel mercekleme olarak bilinen bir süreçte hafifçe saptırılır çünkü bozulan nesne daha çok cam mercek gibi davranır.Ancak mercek etkisi hem görünür hem de karanlık maddenin etkisinden gelir, bu nedenle nesnedeki her iki tür malzemenin dağılımını araştırmak için kullanılabilir.Yerçekimsel mercekleme, bize, tam da Vera Rubin’in ölçümlerinde önerildiği gibi, galaksilerin büyük hacimlerde karanlık madde içinde gömülü olduğunu gösterdi.

2. Galaksi araştırmaları Onbinlerce galaksiye olan uzaklıkları ölçerek, görünür maddenin Evrende çok büyük ölçeklerde nasıl dağıldığını göstermek mümkündür.

3. Yıldız hızı araştırmaları Görünür maddenin bulunduğu her yerde karanlık maddenin yoğunlaştığını bilmek, araştırmasına başka bir yaklaşım getiriyor. Samanyolu Gökadamız, gaz, toz ve karanlık madde ile birlikte 400 milyar yıldızdan oluşan dev bir sarmal sistemdir. Yani karanlık madde etrafımızda. Nasıl dağıtılır? Kümeler halinde mi oluyor ve öyleyse ne kadar büyükler? Boyutlarından ne öğrenebiliriz? Bu sorular, ortak hızlarının ortaya çıkardığı belirli gruplarda yıldız akıntılarını aramak için yüz binlerce yıldızın hızlarını ölçerek araştırılabilir. Yıldızlar hem görünür hem de karanlık maddeden gelen yerçekimi altında hareket ettiğinden, yıldızların hareketini, alttaki yerçekimi alanını haritalamak ve karanlık madde bileşenini belirlemek için kullanabiliriz. Bunun bir sonucu, bir karanlık madde kümesinin minimum boyutunun tahminidir. Ölçümler, yaklaşık 1000 ışıkyılı genişliğinde olabileceğini gösteriyor. Durum böyleyse, termodinamik argümanlardan, sıcaklığının, genellikle varsayılan bir derecenin birkaç onda biri yerine mutlak sıfırın birkaç bin derece üzerinde olduğu sonucuna varabiliriz.

Peki karanlık madde nedir?

Bugünkü en iyi tahmin, büyük sayılarda var olan, ancak normal maddeyle (WIMP veya zayıf etkileşimli büyük parçacık olarak bilinen şey) yalnızca zayıf bir şekilde etkileşime giren bir tür büyük atom altı parçacıktan oluşmasıdır.MACHO’ların rakip teorisi (kahverengi cüce yıldızlar gibi büyük kompakt halo nesneleri) artık daha az olası görünüyor.

Karanlık maddenin bir başka yönü de galaksilerin evrimindeki hayati rolüdür.Teorik modeller, Evren’in başlarında karanlık maddenin bir araya toplandığını ve kümelerin yerçekiminin, Büyük Patlama’dan kalan hidrojenin sonunda yıldızlara ve galaksilere dönüşen bulutlara yoğunlaşmasına neden olduğunu öne sürüyor.Bu bizi, daha uzak mesafelerde görülen (yani, daha uzun geriye dönüp bakıldığında) karanlık maddenin, yakınlarda görülen (daha yakın geçmişte) karanlık maddeden daha az kümelenmiş olması gerektiği sonucuna götürür.

Hubble Uzay Teleskobu ile yapılan yerçekimi mercekleme çalışmaları, durumun gerçekten de böyle olduğunu zaten gösteriyor.

Hovercraftlar Nasıl Çalışır?

Uzay nelerden oluşur?

Ses nasıl iletilir?

Hitlerin Almanya'da başa ge...

Zengin galaksi kümesi hakkında ilginç bilgiler

Bu kısa video’yu izleyerek zengin galaksi kümesi hakkında detaylı bilgi alabilirsiniz.

Facebook ve Twitter adreslerimizden bizi takip etmeyi unutmayın.

Bu konu ile alakalı soru sormak için hemen tıkla