Karanlık Madde ve Karanlık Enerji Nedir?

1990’lı yılların başlarında, evrenin genişlemesi ile ilgili olarak kesin bir husus vardı. Evren, genişlemesini ve yeniden çöküşünü durdurabilecek kadar enerji yoğunluğuna veya  genişlemesini durduramayacak kadar az enerji yoğunluğuna sahip olabilirdi. Ancak yer çekiminin zaman geçtikçe evrenin genişlemesini yavaşlattığı da bilinen bir gerçekti. Yavaşlama gözlemlenmemişti ama teorik olarak evren yavaşlamak zorundaydı. Evren baktığımızda karanlık madde ve diğer maddeler ile doludur ve yer çekiminin çekim kuvveti tüm maddeye etki eder.

1998 yılına gelindiğinde ve Hubble Uzay Teleskobunun (HST) gözlemlediği çok uzaklardaki süper novaların, uzun zaman önce evrenin gerçekte bugün olduğundan daha yavaş büyüdüğünü bizlere gösterdi. Böylelikle evrenin genişlemesi, düşündüğümüzün aksine, yer çekimi ile birlikte yavaşlamıyor aksine hızlanıyor. Kimse böyle olacağını beklemiyordu, kimse bu durumu nasıl açıklayacağını da bilmiyordu. Ama buna sebep olan bir şey  vardı.

Sonunda teorisyenler bu durumla ilgili olarak 3 farklı açıklama yaptı. Bu açıklamalar, belki de Einstein’ın “kozmolojik sabit” olarak adlandırılan yer çekimi teorisinin uzun süredir bırakılmış bir versiyonunun  sonucu olduğuydu. Belki de boşluğu dolduran farklı bir tür enerji sıvısının olmasıydı. Belki de Einstein’ın yer çekimi teorisinde bir yanlışlık olduğu ve yeni bir teorinin bu kozmik ivmeyi meydana getiren bir çeşit alanı içerebileceği idi. Teorisyenler hala daha doğru açıklamanın ne olduğunu bilmeseler de boşluğu dolduran bu enerji karanlık enerji olarak adlandırıldı.

Karanlık Enerji Nedir?

Her zaman bilinen, bilinmeyenden daha fazladır. Ne kadar karanlık enerjinin olduğunu bilebiliyoruz çünkü evrenin genişlemesine nasıl bir etki ettiğini biliyoruz. Bunun dışında, karanlık enerji tam bir gizemdir.  Kabaca evrenin %68’inin karanlık enerjiden oluştuğu ortaya çıkmaktadır. Karanlık madde oranı ise yaklaşık %27’dir.  Geri kalan her şey, Dünyamız da dahil, tüm araç gereçlerle gözlemleyebildiğimiz her şey ve  tüm normal maddeler ise evrenin %5’inden daha azına tekabül etmektedir. Bunu düşündüğümüzde ise belki de “normal” madde olarak adlandırılmamalı, çünkü geriye kalan bu kısım evrenin çok küçük bir kısmıdır.

Karanlık enerji için bir açıklama ise uzayda var olan bir özellik olduğudur. Albert Einstein, boş alanın hiç bir şey olmadığını fark eden ilk kişiydi.  Uzay, çoğu yeni anlaşılmaya başlanan şaşırtıcı özelliklere sahiptir. Einstein’ın keşfettiği ilk özellik ise daha fazla alanın ortaya çıkmasının mümkün olmasıdır. Daha sonra, Einstein’ın yerçekimi teorisinin bir versiyonu, kozmolojik sabit içeren bu versiyonda, ikinci bir tahmin yapar: “boş alan” kendi enerjisine sahip olabilir. Çünkü, bu enerji alanın kendi bir özelliği olduğundan, alan genişledikçe enerji seyreltilemeyecektir. Daha fazla alan ortaya çıktıkça, bu alan enerjisinin de daha fazlası ortaya çıkacaktır. Sonuç olarak, enerjinin bu türü evrenin daha hızlı genişlemesine neden olur. Neden kozmolojik sabitin kesinlikle evrenin gözlenen ivmelenmesine sebep olacak doğru değere sahip olduğunu bilmek şöyle dursun, maalesef hiç kimse, neden kozmolojik sabitin orada var olması gerektiğini bile bilmemektedir.

Karanlık Madde Nedir?

Evrenin bileşiminin teorik bir modelini, birleşik kozmolojik gözlemler kümesine uyarlamak suretiyle, bilim adamları yukarıda açıklamış olduğumuz bileşimi, %68 karanlık enerji, %27 karanlık madde, %5 normal madde olarak buldular.

Karanlık madde ile ilgili tam olarak ne olduğundan hala daha emin değiliz. İlk olarak, karanlık, yani gördüğümüz gezegenler ve yıldızlar anlamında ve şeklinde değildir. Gözlemler, evrenin oluşumunda gerekli olan %27’lik  kısmı oluşturan çok az bir maddenin görünür olduğunu göstermektedir. İkincisi, normal maddenin kara bulutları, baryons adı verilen parçacıklardan oluşan madde formunda değildir. Bunu bilmekteyiz çünkü karanlık maddenin baryonik bulutların içerisinden geçen radyasyonu emdiğini tespit edebilmekteyiz. Üçüncüsü ise karanlık madde, bir  antimadde değildir, çünkü zıt maddenin madde ile yok edildiğinde meydana gelen eşsiz gama ışınlarını görememekteyiz.

Son olarak, ne kadar yer çekimsel mercek gördüğümüze dayanarak bir galaksi büyüklüğündeki kara delikleri göz ardı edebiliriz. Maddelerin yüksek yoğunlukları, nesnelerin yanından geçen ışığı bükmektedir. Ancak bu nesnelerin gerekli olan %25’lik karanlık madde için katkı oluşturduğunu öne sürebilmek adına yeterli mercekleme olayı görememekteyiz.

Ancak, bu noktada hala uygulanabilir bir kaç karanlık madde olasılığı mevcuttur. Baryonik madde, tamamı ile kahverengi küçük ve yoğun parçalara sahip ağır elementlerle birbirine bağlanmışsa karanlık maddeyi hala oluşturabilme ihtimali vardır. Bu ihtimaller dizisi büyük kompakt halo objeleri veya “MACHOs” olarak bilinir. Fakat en yaygın görüş ise karanlık maddenin baryonik olmadığı, ancak aks ve WIMPS ( Zayıf Etkileşimli Zayıf Parçacıklar) gibi daha egzotik parçacıklardan oluştuğudur.

Karanlık enerji ve karanlık madde kavramları evrenimizi oluşturan reddedilemez şeylerdir. Her ne kadar tespiti ve gözlemi zor olsa da normal madde ve enerji miktarı, karanlık enerji ve karanlık madde miktarına göre oldukça düşük bir orandadır.

Kaynak: NASA Science