Karanlık Madde ve Karanlık Enerji Nedir?

Karanlık Madde ve Karanlık Enerji Nedir?

Kozmosta ters giden bir şeyler var. Gizemli etkiler evreni birbirinden ayırıyor ve nesneleri beklenmedik şekillerde bir araya topluyor gibi görünüyor, ancak biz onları göremiyoruz veya onlara dokunamıyoruz. Bilim insanları bu etkilere karanlık enerji ve karanlık madde adını veriyor.

İnsanlar binlerce yıldır gökyüzünü inceliyorlar ve son yüzyılda bilim insanları, yerçekimi adı verilen bir kuvvetin etkisi altında evrenin nasıl hareket ettiğini ve değiştiğini gerçekten anlamaya başladılar. Yerçekimi her şeyi etkiler; buna yalnızca madde (maddeler için kullanılan bilimsel bir terim) değil aynı zamanda ışık da dahildir. Vücudumuzu Dünya’ya çeken şey budur ve aynı zamanda yıldızlar ve galaksiler arasındaki geniş mesafelerde de çalışır.

Bu Science 101 videosunda, doktora sonrası araştırmacılar Gillian Beltz-Mohrmann ve Florian Kéruzoré bilimdeki en büyük iki gizemi keşfediyor: karanlık madde ve karanlık enerji. Bu garip etkiler evreni birbirinden ayırıyor ve nesneleri beklenmedik şekillerde bir araya getiriyor gibi görünüyor. Birlikte evrenin %95’ini oluşturuyorlar, ancak onları göremediğimiz veya onlara dokunamadığımız için ne olduklarını bilmiyoruz. ABD Enerji Bakanlığı’nın Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki bilim adamları da dahil olmak üzere dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar, büyük kozmolojik araştırmalar, parçacık fiziği deneyleri ve gelişmiş hesaplama ve simülasyon yoluyla karanlık maddenin ve karanlık enerjinin doğasını araştırıyorlar.

Yerçekimi galaksilerin nasıl oluştuğu ve hareket ettiği konusunda çok önemli bir rol oynar. Bilim insanları evren hakkında daha fazla şey öğrendikçe, çok büyük miktarda görünmez madde (henüz ortaya çıkarmadığımızdan çok daha fazla madde) mevcut olmadığı sürece galaksilerin davranışlarının çoğunun bir anlam ifade etmeyeceğini keşfediyorlar. Bu görünmez veya karanlık madde ekstra bir çekim kuvveti uygular. Eğer olmasaydı, bazı galaksiler uçup giderdi, bazıları ise hiç oluşmazdı.

Bu grafik, karanlık maddenin, sarmal gökadaların dış bölgelerinin, yalnızca görünür maddeden kaynaklanan yerçekiminin etkisi altında olduklarında olduğundan daha hızlı dönmesine nasıl neden olabileceğinin gerçekçi bir örneğini göstermektedir. Bu tutarsızlık, ek bir çekim kuvveti uygulayan karanlık maddenin var olduğunu gösteriyor. Kredi bilgileri: Argonne Ulusal Laboratuvarı

Göremediğimiz için ona “karanlık” diyoruz. Görünür maddenin aksine (yıldızlar, gezegenler, su vb. dahil görebildiğimiz madde), ışığı salmıyor veya soğurmuyor ya da yerçekimi dışında başka maddelerle etkileşime girmiyor gibi görünüyor. Nerede olması gerektiğini biliyoruz ama baktığımızda hiçbir şey yok. Bu, bir göletteki dalgaları görmek ama onlara neyin sebep olduğunu görememek gibidir.

Bu arada başka bir şey evreni gittikçe daha hızlı genişlemeye itiyor. Bildiğimiz kadarıyla evren 13,8 milyar yıl önce başladığından beri genişlemektedir. Nesneler arasındaki boşluk giderek artıyor, sanki uzayın kendisi de şişirilen bir balonun yüzeyi gibi genişliyor. Bilim adamları bu genişlemenin hızının zamanla yavaşlayacağını beklediler ancak bunun tam tersini keşfettiler. Yaklaşık beş milyar yıl önce evrenin genişlemesi hızlanmaya başladı. Bu hızlı genişlemeye neyin sebep olduğunu bilmiyoruz ama buna karanlık enerji adını verdik.

Karanlık maddeden gelen çekimsel çekim, uzak galaksilerden gelen ışığı bükebilir ve teleskoplarımıza ulaştığında görüntülerinin bozuk görünmesine neden olabilir. Yerçekimsel merceklenme adı verilen bu olay, biz göremesek de karanlık maddenin varlığını ortaya çıkarıyor. Kredi bilgileri: Argonne Ulusal Laboratuvarı

Bilim adamlarının söyleyebildiklerine göre görünür madde evrenin yalnızca %5’ini oluşturuyor. Karanlık madde ve karanlık enerjinin sırasıyla diğer %27 ve %68’i oluşturduğuna inanılıyor. Başka bir deyişle, iyi bildiğimiz görünür madde, evrenin büyük çoğunluğunun doğasını açıklamaya bile yaklaşmıyor.

Peki bilim insanları bu gizemi nasıl çözmeye çalışıyor? Ne öyle karanlık madde ve karanlık enerji?

Bunu öğrenmek için verilere ve bunların çoğuna ihtiyacımız var. Bu verileri toplamak için bilim insanları dev teleskoplar ve kameralar inşa ediyor. Bunlar arasında uzaydaki Hubble ve James Webb Uzay Teleskopları; Antarktika’daki Güney Kutbu Teleskobu; Arizona’daki Karanlık Enerji Spektroskopik Aleti; ve Karanlık Enerji Araştırması ve Şili’de yakında çıkacak olan Vera C. Rubin Gözlemevi.

Evren ağırlıklı olarak karanlık enerji ve karanlık maddeden oluşur. Görünür madde (yıldızlar ve gezegenler dahil görebildiğimiz her şey) evrenin yalnızca %5’ini oluşturur. Bilim insanları bilinmeyen %95’in doğasını araştırıyor. Kredi bilgileri: Argonne Ulusal Laboratuvarı

Bu hassas cihazlar, evrendeki galaksilerin zaman içindeki konumunu ve hareketini ortaya çıkarmak için gökyüzünü araştırıyor. Süper bilgisayarlar, bilim adamlarının evrenin ayrıntılı simülasyonlarını yürütmelerine ve teleskoplardan gelen verileri analiz etmelerine yardımcı oluyor. Cevaplar için gökyüzüne bakmanın yanı sıra, bilim insanları aynı zamanda Dünya üzerindeki karanlık maddeyi doğrudan aramak için hassas dedektörler de inşa ediyorlar.

ABD Enerji Bakanlığı’nın Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki araştırmacılar, bu büyük kozmolojik araştırmalara, parçacık fiziği deneylerine katılarak ve gelişmiş hesaplama ve simülasyon kullanarak karanlık madde ve karanlık enerji çalışmalarına katkıda bulunuyorlar. Bu araştırmalardan ve simülasyonlardan elde edilen bilgiler, bilim adamlarının karanlık maddenin nerede var olduğuna dair haritalar oluşturmasına yardımcı oluyor ve karanlık enerjinin doğası hakkında ipuçları sağlıyor

Teleskoplarımız, süper bilgisayarlarımız ve diğer cihazlarımız karmaşıklaştıkça, büyük bir şeyi kaçırdığımıza dair giderek daha fazla kanıt buluyoruz ve bilim insanları bunun ne olabileceğini anlamaya çalışıyor. Argonne’lu bilim adamlarının çalışmaları dünyayı bu kozmik gizemleri çözmeye yaklaştırıyor.