Karanlık Madde Nedir? Cevaplanmamış En Büyük 8 Soru. 1930’larda Fritz Zwicky adlı İsviçreli bir gökbilimci, uzak bir kümedeki galaksilerin sahip oldukları görünür kütle miktarından çok daha güçlü bir şekilde birbirlerinin yörüngesinde döndüklerini fark etti. Karanlık madde adını verdiği görünmeyen bir maddenin bu galaksileri yerçekimiyle çekiyor olabileceğini öne sürdü.
O zamandan beri araştırmacılar bu gizemli malzemenin tüm evrende bulunabileceğini, yıldızlar ve insanlar gibi sıradan şeyleri oluşturan normal maddeden ise altı kat daha bol bulunduğunu doğruladılar. Yine de, evrendeki karanlık maddeyi göremiyor olmaları, bilim adamlarının kafalarını baya bir karıştırmaya devam ediyor. İşte karanlık madde hakkında cevaplanmamış en büyük 8 soru.
Karanlık Madde ve Karanlık Enerji Nedir?
Birincisi ve belki de en kafa karıştırıcı olanı, araştırmacıların tam olarak karanlık maddenin ne olduğundan emin olmamaları. Başlangıçta bazı bilim adamları evrendeki kayıp kütlenin küçük sönük yıldızlardan ve kara deliklerden oluştuğunu varsaydılar, ancak ayrıntılı gözlemler bu tür nesneleri karanlık maddenin etkisini açıklamaya yetmedi. Fizikçi Don Lincoln’a göre bir protondan 10 ila 100 kat daha ağır olması dışında, bir tür nötron gibi davranan “Zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacık” veya kısaca WIMP adı verilen varsayımsal bir parçacık, karanlık madde mottosunun şu andaki önde gelen açıklamasıdır. Yine de, bu varsayım yalnızca daha fazla soruya yol açıyor.
Karanlık Maddeyi Tespit Edebilir Miyiz?
Eğer karanlık madde WIMP’lerden yapılmışsa, her tarafımızda olmalı. Öyleyse neden henüz bulamadık? Sıradan maddeyle çok fazla etkileşimde bulunmasalar da, karanlık madde parçacığının uzayda dolaşırken proton veya elektron gibi normal bir parçacığa çarpma ihtimali her zaman vardır. Bu nedenle araştırmacılar, karanlık madde-parçacık çarpışmasını yakalayıp incelemek için dedektörler kurarak deneyler üzerine deneyler yaptılar. Sonuç? Yıllarca süren araştırmalardan sonra, bu dedektörlerden hiçbiri güvenilir bir keşif yapmadı. Bu yılın başlarında, Çin’in düzenlediği PandaX deneyi de WIMP tespit edilmediğini bildirdi. Görünüşe göre karanlık madde parçacıkları WIMP’lerden çok daha küçük.
Karanlık Madde Birden Fazla Partikülden Mi Oluşur?
Sıradan madde; protonlar ve elektronlar gibi günlük parçacıkların yanı sıra nötrinolar, müonlar ve pionlar gibi daha egzotik parçacıklardan oluşur. Bu nedenle bazı araştırmacılar, evrendeki maddenin yüzde 85’ini oluşturan karanlık maddenin de bu kadar karmaşık olup olmayacağını merak ettiler. Harvard Üniversitesi’nden fizikçi Andrey Katz, Space.com’a “Evrendeki tüm karanlık maddenin tek bir tür parçacıktan oluştuğunu varsaymak için iyi bir neden yok” dedi. Katz, karanlık protonların karanlık atomlar oluşturmak için karanlık elektronlarla birleşebileceğini ve dünyada bulunan maddeler kadar çeşitli ve ilginç konfigürasyonlar oluşturabileceğini söyledi. Bu tür öneriler fizik laboratuarlarında giderek daha fazla ilgi çekmeye başlamışken, bunları doğrulamanın veya inkar etmenin bir yolu şimdiye kadar bulunamadı.
Karanlık Maddenin Özellikleri Nelerdir?
Gökbilimciler, karanlık maddeyi sıradan maddeyle olan yerçekimsel etkileşimleri sayesinde keşfettiler ve bunun, onun evrendeki varlığını ispatlamanın ana yolu olduğunu öne sürdüler. Ancak karanlık maddenin gerçek doğasını anlamaya çalışırken, araştırmacıların bu konuda çalışmaya devam edecekleri çok az şeyi var. Bazı teorilere göre, karanlık madde parçacıkları kendi antiparçacıkları olmalıdır, yani iki karanlık madde parçacığı karşılaştıklarında birbirleriyle yok olurlar. Uluslararası Uzay İstasyonundaki Alfa Manyetik Spektrometre (AMS) deneyi, 2011’den beri bu yok oluşun belirleyici işaretlerini arıyor ve şimdiden yüz binlerce olay tespit etti. Bilim adamları, tespit edilen olayların şimdilik karanlık maddeden gelip gelmediğinden emin değiller ve sinyal, karanlık maddenin tam olarak ne olduğunu tespit etmelerine henüz yardımcı olmadı.
Her Galakside Karanlık Madde Var Mı?
Karanlık madde sıradan maddeden 6 kat ağır olduğu için, karanlık maddenin genellikle galaksiler ve galaktik kümeler gibi büyük yapıları düzenleyen kontrol gücü olduğu söylenir. Ancak bu yılın başlarında gökbilimcilerin neredeyse hiç karanlık madde içermeyen NGC 1052-DF2 adında bir galaksi bulduklarını açıklamaları işleri tam anlamıyla garipleştirdi. Yale Üniversitesi’nden Pieter van Dokkum, Space.com’a “Karanlık madde galaksi oluşturmak için bir gereklilik değil” dedi.
Karanlık Maddenin Elektrik Yükü Olabilir Mi?
Zamanın başlangıcından gelen bir sinyal, bazı fizikçilerin karanlık maddenin elektrik yüküne sahip olabileceğini önermesine yol açtı. 21 santimetre dalga boyuna sahip olan bu radyasyon, Büyük Patlama‘dan sadece 180 milyon yıl sonra yani evrenin emekleme döneminde yıldızlar tarafından yayıldı. Daha sonra aynı orada anda bulunan soğuk hidrojen tarafından emildi. Bu radyasyon bu yılın Şubat ayında tespit edildiğinde, hidrojenin bilim adamlarının tahmin ettiğinden çok daha soğuk olduğunu gösterdi. Harvard Üniversitesi’nden astrofizikçi Julian Muñoz, o zamanlar Live Science’a verdiği demeçte, elektrik yüklü karanlık maddenin, limonata içinde yüzen buz küpleri gibi, her yeri kaplayan hidrojenden ısıyı uzaklaştırmış olabileceğini varsaydı. Ancak varsayım henüz doğrulanmadı.
Sıradan Parçacıklar Karanlık Maddeye Dönüşebilir Mi?
Nötronlar, sınırlı bir ömre sahip normal madde parçacıklarıdır. Yaklaşık 14,5 dakikada bir, atomdan bağımsız bir nötron bozunarak bir proton, bir elektron ve bir nötrinoya dönüşür. Ancak Physical Review Letters dergisinde Temmuz ayında yapılan bir çalışmada anlatılan deneylere göre, iki farklı deney düzeneği bu bozulma için biraz farklı yaşam süreleri veriyor ve aralarında yaklaşık 9 saniyelik bir tutarsızlık var.. New Mexico’daki Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’ndan Christopher Morris ve ekibine göre, nötronlar karanlık madde olabilir ancak henüz hiçbir şey net olarak tespit edelemedi. Çalışmaya göre, diğer bozunma senaryolarının hala mümkün olabileceğini düşünülüyor.
Karanlık Madde Gerçekten Var Mı?
Bilim adamlarının karanlık maddeyi tespit etmeye ve açıklamaya çalışırken karşılaştıkları zorluklar göz önüne alındığında, mantıklı bir soru soran her şeyi yanlış mı düşündüklerini merak edebilir. Uzun yıllar boyunca, fizikçilerin azınlık bir kısmı, belki de yerçekimi teorilerimizin sadece yanlış olduğu ve temel kuvvetin büyük ölçeklerde beklediğimizden farklı çalıştığı fikrini öne sürdüler. Çoğunlukla “değiştirilmiş Newton dinamikleri” olarak bilinen bu öneriler, karanlık madde olmadığını ve yıldızların ve galaksilerin birbirlerinin etrafında döndüklerinin ultra hızlı hızların şaşırtıcı şekillerde davranmasının bir sonucu olduğunu varsayar. Fizikçi Don Lincoln, “Karanlık madde hala doğrulanmamış bir model” diye kitapta yazmıştı…
Dinozorlar devrinde var olan henüz ateşi keşfedememiş ilk insanlardan bu yana böyle sorular sorup cevap arayabilmemiz bile muhteşem.
