1. Ana Sayfa
  2. Bilim
  3. Gökbilimciler neden karanlık maddeye inanırlar?

Gökbilimciler neden karanlık maddeye inanırlar?

distribution-of-dark-matter

Karanlık madde, doğası gereği, görünmez. Teleskoplarla gözlemleyemiyoruz ve parçacık fizikçilerinin deneyler yoluyla tespit etmekte hiç şansları yoktu.

Gökbilimciler evrenin kütlesinin çoğunun yıldızlardan, gezegenlerden ve göklerimizdeki diğer görünür nesnelerden oluşan geleneksel maddeden ziyade karanlık maddeden oluştuğuna inanıyor?

Bu soruyu cevaplamak için, karanlık maddenin ne yapabileceğini ve yapamayacağını takdir etmeniz, evrende nerede gizlendiğini anlamanız ve “karanlık” ın bulmacanın yalnızca başlangıcı olduğunu anlamalısınız.

Görünmeyen etki

Karanlık madde hikayemiz hız ve yerçekimi ile başlar. Kozmos boyunca, yerçekimi etkisi altında yörüngelerde dolaşan nesneler görüyoruz. Tıpkı Dünya’nın Güneşi yudumladığı gibi, Güneş galaksimizin merkezini yörüngeye çevirir.

Gök cisimlerini yörüngede tutmak için gereken hız, kütle ve mesafenin bir fonksiyonudur. Örneğin, Güneş Sistemimizde, Dünya saniyede 30 km hızla hareket ederken, en uzak gezegenler saniyede birkaç kilometre hızla sallanıyor.

Galaksimiz inanılmaz derecede büyük, bu nedenle galaksimizin merkezinden 26.700 ışık yılı uzakta olmasına rağmen Güneş saniyede 230km hızla dönüyor . Ancak galaksinin merkezinden daha ileriye doğru ilerlerken, yıldızların yörünge hızları kabaca sabit kalmaktadır. Neden?

Güneşin egemen olduğu Güneş Sistemimizin aksine, galaksimizdeki kütle binlerce ışıkyılı boyunca yayılmıştır. Bir kişi galaktik merkezden daha uzak mesafelere hareket ettikçe, bu yarıçapın içine giren yıldızlar ve gaz artar. Bu ek kütle galaksimizdeki en uzak yıldızların devasa hızlarını açıklayabilir mi? Tam değil.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR  Karanlık Madde Hakkında Cevaplanmamış 11 Soru

1960’larda öncü ABD’li gökbilimci Vera Rubin , Andromeda galaksisindeki (Samanyolu’nun yanındaki galaksi) yörüngesel hızları, galaksinin çekirdeğinden 70.000 ışıkyılı uzaklıkla ölçtü. Dikkat çekici bir şekilde, bu mesafe Andromeda’nın yıldızlarının ve gazının kütlesinin çok ötesinde olmasına rağmen, yörünge hızı 250km / s civarında kalmıştır .

Bu fenomen bireysel galaksilere de özgü değildir. 1930’larda, İsviçreli Amerikalı gökbilimci Fritz Zwicky , galaksi kümeleri içinde dönen galaksilerin beklenenden çok daha hızlı hareket ettiğini buldu.

Neler oluyor? Bir olasılık, büyük miktarda görünmeyen kütlenin yıldızların ve gazın ötesine uzanmasıdır. Bu karanlık madde.

Aslında, Zwicky, Rubin ve sonraki nesil gökbilimcilerin çalışmaları, evrende konvansiyonel maddeden daha karanlık madde olduğunu göstermektedir. 

Andromeda’daki yıldızların ve gazın hareketi, karanlık madde için ilk kanıtlardan bazılarını sağladı

Dikkat çekici bir şekilde, karanlık maddeyi görememe veya tespit etmememiz, nasıl davrandığına dair ipuçları sağlar. Yerçekimi kuvvetinden ayrı olarak kendisiyle ve konvansiyonel maddeyle çok az etkileşimi olmalı – aksi halde ışık yayan ve diğer parçacıklarla etkileşime girdiğini tespit etmiş olurduk.

Karanlık madde çoğunlukla sadece yerçekimi ile etkileşime girdiğinden, bazı ilginç özelliklere sahiptir. Uzayda bir sıcak gaz bulutu, ışık yayarak enerji kaybedebilir ve bu nedenle soğuyabilir. Yeterince büyük ve soğuk bir gaz bulutu, yıldız oluşturmak için kendi ağırlığı altında çökebilir.

Aksine, karanlık madde ışık yayarak enerji kaybedemez. Böylece, geleneksel madde yıldızlar ve gezegenler gibi yoğun nesnelere çökebilirken, karanlık madde daha dağınık kalır.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR  NASA, Tehlikeli Asteroitler avlamak için Uzay Tabanlı teleskop geliştirecek

Bu, belirgin bir çelişkiyi açıklar. Karanlık madde evrenin kütlesine hâkim olsa da Güneş Sistemimizde bunun çok olduğunu düşünmüyoruz .

Simülasyon başarı

Karanlık maddenin hareketine yalnızca yerçekimi hakim olduğu için, analitik ve simülasyonlarda modellemek de nispeten kolaydır.

1970’lerden beri , aynı zamanda büyük gökadaların ve gökada kümelerinin sayısını öngören karanlık madde yapıları için formüllere sahibiz . Ayrıca simülasyonlar, evrenin tarihi boyunca yapıların birikimini modelleyebilir. Karanlık madde paradigması sadece verilere uymuyor, öngörücü güce sahip.

Karanlık maddenin hareketine yerçekimi hakimdir, bu yüzden geleneksel maddeden daha kolay simüle edilir.

Karanlık maddeye bir alternatif var mı? Yerçekimi kullanarak varlığını çıkardık, ama ya yerçekimi anlayışımız yanlışsa? Belki de yerçekimi, büyük mesafelerde düşündüğümüzden daha güçlüdür.

Mordehai Milgrom’un Modifiye Newtonian Dynamics’in (MoND) en iyi bilinen örneği olduğu birçok alternatif yerçekimi teorisi vardır .

Karanlık maddeyi değiştirilmiş yerçekiminden nasıl ayırt ederiz? Pek çok teoride yerçekimi kütleye doğru çeker. Bu nedenle, karanlık madde yoksa, yerçekimi geleneksel maddeye doğru çeker, oysa karanlık madde baskın olursa, yerçekimi ağırlıklı olarak karanlık maddeye doğru çeker.

Bu yüzden hangi teorinin doğru olduğunu söylemek kolay olmalı, değil mi? Tam olarak değil, karanlık madde ve konvansiyonel madde kabaca birbirini takip eder. Ancak bazı yararlı istisnalar vardır.

Işığın yerçekimi ile sapması, galaksilerin kümelerini çarpıştırmakta karanlık madde ortaya çıkarmaktadır

Gaz ve karanlık madde bulutlarını bir araya getirin ve harika bir şey olur. Gaz, tek bir bulut oluşturmak için çarpışırken karanlık madde parçacıkları yerçekiminin etkisi altında ilerlemeye devam ediyor. Bu, gökada kümeleri birbirleriyle yüksek hızlarda çarpıştığında olur.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR  Karanlık Madde ve Karanlık Enerji

Yerçekiminin galaksi kümelerini çarpışmadaki çekişini nasıl ölçebiliriz? Yerçekimi sadece kütle üzerinde değil aynı zamanda ışıkta da çeker, böylece çarpık gökada görüntüleri yerçekimsel çekimi izleyebilir . Ve gökada kümelerinin çarpışmasında, yerçekimi , konvansiyonel maddeye değil , karanlık maddenin olması gereken yere doğru çeker .

Zamandaki dalgalanmalar

Karanlık maddenin etkisini sadece bugün değil, uzak geçmişte de Büyük Patlama’ya kadar görebiliriz.

Kozmik mikrodalga fon , Büyük Patlama tepki süresi, her yöne görülebilir. Ve bu ateş topunda ses dalgalarının iyonize edilmiş gazdan geçtiği dalgalanmaları görebiliyoruz.

Kozmik mikrodalga fondaki dalgalanmalar karanlık maddenin varlığını ortaya koyuyor.

Bu ses dalgaları, erken evrendeki yerçekimi, basınç ve sıcaklığın etkileşiminden kaynaklanır. Karanlık madde yerçekimine katkıda bulunur, ancak konvansiyonel madde gibi sıcaklık ve basınca cevap vermez, bu nedenle ses dalgalarının gücü , konvansiyonel maddenin karanlık maddeye oranına bağlıdır .

Karanlık maddenin doğrudan tespiti, parçacık fizikçileri için bir zorluk olmaya devam etmektedir. Fermilab’ın

Beklendiği gibi, uydular ve yer tabanlı gözlemevlerinde alınan bu dalgaların ölçülmesi, evrendeki konvansiyonel maddeden daha karanlık madde olduğunu ortaya koyuyor .

Öyleyse dava kapandı mı? Karanlık madde kesinlikle cevap mı? Çoğu gökbilimci, karanlık maddenin evrende gördüğümüz birçok olay için en basit ve en iyi açıklama olduğunu söyler. Küçük uydu gökadalarının sayısı gibi en basit karanlık madde modelleri için potansiyel sorunlar olsa da, zorlayıcı kusurlardan ziyade ilginç sorunlardır.

Yorum Yap