Evrenin büyük bölümünü oluşturmasına rağmen doğrudan gözlemlenemeyen karanlık madde, modern kozmolojinin en büyük gizemlerinden biri olmaya devam ediyor. Peki karanlık madde nedir, evrenin yüzde kaçını oluşturur ve gerçekten bir kütlesi var mı? Bilim insanlarının yıllardır üzerinde çalıştığı bu soruların yanıtları, evrenin yapısını anlamada kilit rol oynuyor.
KARANLIK MADDE NEDİR?
Karanlık madde, ışıkla ya da elektromanyetik radyasyonla hiçbir şekilde etkileşime girmeyen bir madde türü olarak tanımlanıyor. Ne ışık yayar, ne emer ne de yansıtır. Bu nedenle teleskoplarla doğrudan gözlemlenemez ve “karanlık” olarak adlandırılır.
Bilim insanları, karanlık maddenin varlığını yalnızca kütleçekimsel etkileri sayesinde tespit edebilmektedir. Galaksilerin ve galaksi kümelerinin davranışları, evrende görünmeyen ama güçlü bir kütle kaynağının varlığına işaret eder.
KARANLIK MADDE NASIL KEŞFEDİLDİ? KANITLARI NELER?
Karanlık maddenin varlığı, farklı gözlemsel kanıtlarla desteklenmektedir:
Galaksilerin Dönüş Hızları
Galaksilerin dış bölgelerindeki yıldızlar, görünen madde miktarına göre hesaplanandan çok daha hızlı dönmektedir. Eğer yalnızca yıldızlar ve gazlar olsaydı, galaksiler dağılırdı. Bu da galaksileri bir arada tutan ekstra ve görünmeyen bir kütlenin varlığını gösterir.
Galaksi Kümeleri
1930’lu yıllarda astronom Fritz Zwicky, Coma Galaksi Kümesi’ni incelerken büyük bir “eksik kütle” fark etti. Galaksi kümelerinin bir arada kalabilmesi için gereken kütle, görünen maddeden çok daha fazlaydı.
Kütleçekimsel Mercekleme
Uzak galaksilerden gelen ışık, arada bulunan görünmez kütle nedeniyle bükülür. Bu etki, karanlık maddenin uzayda dağılımını ortaya koyan en güçlü kanıtlardan biridir.
Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işıması (CMB)
Evrenin erken dönemlerine ait bu ışınımdaki dalgalanmalar, karanlık maddenin varlığını doğrulamaktadır. Özellikle Planck uydusu verileri, karanlık madde miktarını yüksek hassasiyetle ortaya koymuştur.
Galaksi Oluşumu
Evrenin ilk dönemlerinde yalnızca normal maddeyle galaksilerin oluşması mümkün değildi. Karanlık madde, adeta bir “iskele” görevi görerek normal maddenin yoğunlaşıp yıldız ve galaksileri oluşturmasını sağladı.
KARANLIK MADDE EVRENİN YÜZDE KAÇINI OLUŞTURUYOR?
Günümüzde en yaygın kabul gören kozmolojik model olan ΛCDM modeline göre evrenin toplam kütle-enerji dağılımı şu şekildedir:
Karanlık madde: Yaklaşık %26,8 – %27
Karanlık enerji: Yaklaşık %68 – %69
Normal (baryonik) madde: Yaklaşık %4,9 – %5
Bu verilere göre evrenin yaklaşık %95’i karanlık madde ve karanlık enerjiden oluşmaktadır. Ayrıca karanlık madde, evrendeki tüm maddenin yaklaşık %85’ini, normal madde ise yalnızca %15’ini oluşturur.
KARANLIK MADDENİN KÜTLESİ VAR MI?
Evet, karanlık maddenin kesinlikle kütlesi vardır. Zaten varlığı da bu kütle sayesinde ortaya çıkmaktadır.
Kütlesi olmasaydı galaksileri bir arada tutamazdı.
Kütleçekimsel mercekleme etkisi oluşturamazdı.
Kozmik mikrodalga arka planındaki dalgalanmaları açıklayamazdı.
Bilim insanları, karanlık maddenin henüz doğrudan tespit edilemeyen parçacıklardan oluştuğunu düşünüyor. Bu parçacıklar için öne sürülen adaylar arasında WIMP’ler, aksiyonlar ve steril nötrinolar yer alıyor. Tahmini kütlelerinin birkaç GeV’den TeV seviyelerine kadar uzanabileceği ifade ediliyor.
KARANLIK MADDE NEDEN BU KADAR ÖNEMLİ?
Karanlık madde, görünmez olmasına rağmen evrenin büyük ölçekli yapısını şekillendiren temel unsur olarak kabul ediliyor. Galaksilerin, kümelerin ve kozmik ağın oluşumu karanlık madde olmadan açıklanamıyor.
Bilim insanları, CERN’deki LHC deneyleri, yeraltı dedektörleri ve uzay gözlemleriyle karanlık maddeyi doğrudan tespit etmeye çalışmayı sürdürüyor. Şu ana kadar doğrudan gözlemlenemese de, dolaylı kanıtlar son derece güçlü.
