1930’larda Fritz Zwicky adlı İsviçreli bir gökbilimci, uzak bir kümedeki gökadaların görünür kütle miktarından daha hızlı bir şekilde yörüngede döndüklerini fark etti. Karanlık madde olarak adlandırdığı görünmeyen bir maddeden, bu galaksilerin birbirlerini yerçekimi ile çekiyor olabileceğini öne sürdü.
O zamandan beri, araştırmacılar bu gizemli malzemenin evrende bulunabileceğini ve yıldızlar ve insanlar gibi sıradan şeyleri oluşturan normal maddeden altı kat daha fazla olduğunu doğruladılar. Yine de, evrende karanlık madde görmesine rağmen, bilim adamları hala bu konu ile alakalı olarak kafa karışıklığı yaşıyorlar.
İşte karanlık madde hakkında cevaplanmamış en büyük 11 soru.
Karanlık madde nedir?
İlk ve belki de en şaşırtıcı haliyle, araştırmacılar tam olarak karanlık maddenin ne olduğundan emin değillerdi. Başlangıçta, bazı bilim adamları evrendeki kayıp kütlenin küçük soluk yıldızlar ve kara deliklerden oluştuğunu tahmin ettiler, ancak ayrıntılı gözlemler, ABD Bakanlığı fizikçi Don Lincoln karanlık maddenin etkisini açıklamak için çok yoğun çalışmalar yürüttü. Karanlık maddenin mantosu için mevcut olan ve önde gelen fenomen; bir nötron gibi davranacak olan zayıf ve Etkileşimli Masif Parçacık veya WIMP olarak adlandırılan varsayımsal bir parçacık olarak lanse edildi Ancak, bu varsayım sadece daha fazla soruya yol açtı. örneğin;
Karanlık maddeleri tespit edebilirmiyiz?
Eğer karanlık madde WIMP’lerden yapılmışsa, bunlar etrafımızda olmalı, görünmez ve zar zor tespit edilebilir olmalıdır. Peki neden henüz bulamadık? Sıradan madde ile çok fazla etkileşime girmeyecek olsalar da, karanlık madde parçacığının uzayda yolculuk ederken bir proton veya elektron gibi normal bir parçacığa çarpma ihtimali her zaman küçüktür. Bu nedenle, araştırmacılar deneyden sonra, karanlık madde-parçacık çarpışmasını taklit edebilecek ve karışan radyasyondan korunan çok sayıda sıradan parçacığı yeraltında (Örneğin: CERN) incelemek için deney inşa ettiler. Peki sorun ne? Onlarca yıl süren aramalardan sonra, bu dedektörlerden hiçbiri güvenilir bir keşifte bulunamadı. Bu yılın başlarında, Çin PandaX deneyi en son WIMP tespitsizliğini bildirdi. Karanlık madde parçacıklarının WIMP’lerden çok daha küçük olması muhtemel görünüyor diyerek çalışmalarına ara verdi.
Karanlık madde birden fazla partikül içeriyormu?
Sıradan madde, protonlar ve elektronlar gibi günlük parçacıkların yanı sıra nötrino, müon ve piyon gibi daha egzotik parçacıkların bir hayvanat bahçesinden oluşur. Bazı araştırmacılar, evrendeki maddenin yüzde 85’ini oluşturan karanlık maddenin de aynı derecede karmaşık olup olmadığını merak ettiler. Harvard Üniversitesi‘nden fizikçi Andrey Katz, Space.com’a yaptığı açıklamada, “Evrendeki tüm karanlık maddenin bir tür parçacıktan oluştuğunu varsaymak için iyi bir neden yok.” Koyu protonlar, karanlık atomlar oluşturmak için koyu elektronlarla birleşerek görünür dünyada bulunanlar kadar çeşitli ve ilginç konfigürasyonlar üretebilirler. Bu tür öneriler fizik laboratuvarlarında giderek daha fazla hayal edilirken, şimdiye kadar bunları onaylamak veya reddetmek için bir yol bulmak bilim insanları için bir muamma haline geldi.
Karanlık güç (Enerji) varmı?
Ek karanlık madde parçacıkları ile birlikte, karanlık maddenin normal madde tarafından hissedilenlere benzer kuvvetler yaşama olasılığı vardır. Bazı araştırmacılar, sadece karanlık madde parçacıkları tarafından hissedilmeleri dışında, elektromanyetik kuvvete yol açan normal parçacıklar arasında değiş tokuş edilen fotonlar gibi “karanlık fotonları” aradılar. İtalya’daki fizikçiler, bir elektron ışını ve pozitron olarak bilinen antipartiküllerini bir elmas haline getirmeye çalışıyorlar. Bu sayede bilinmeyen bir enerjinin var olma olasılığını kanıtlamaya çalışıyorlar.
Karanlık maddeler aks’lardan yapılabilirmi?
Fizikçiler giderek WIMP‘lere (Zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacık) olan sevgisini yitirdikçe, diğer karanlık madde parçacıkları sükselik kazanmaya başlıyor. Önde gelen değişikliklerden biri, bir protondan daha az kütleli, 31. güce yükseltilen, 10’dan az, bir eksen olarak bilinen varsayımsal bir parçacıktır. Birkaç deneyde bu eksenler eksenler aranmıştır. Son bilgisayar simülasyonları, bu eksenlerin, hızlı radyo patlamaları olarak bilinen gizemli fenomenlere oldukça benzeyen tespit edilebilir radyasyon üretebilecek yıldız benzeri nesneler oluşturma olasılığını artırdı.
Karanlık Maddenin Özellikleri Nelerdir?
Gökbilimciler, sıradan madde ile yerçekimi etkileşimleri yoluyla karanlık maddeyi keşfettiler, bunun evrendeki varlığının bilinmesinin ana yolu olduğunu öne sürüyorlar. Ancak karanlık maddenin gerçek doğasını anlamaya çalışırken, araştırmacıların devam edecekleri elle tutulur çok az şey var. Bazı teorilere göre, karanlık madde partikülleri kendi antipartikülleri olmalıdır, yani iki karanlık madde partikülü buluştuklarında birbirleriyle yok olurlar. Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki Alfa Manyetik Spektrometre (AMS) deneyi ile 2011’den bu yana bu yok olmanın önemli işaretlerini araştırıyorlar ve elle tutulur pek az veriye sahipler. Bilim adamları bunların karanlık maddeden gelip gelmediğinden hala emin değil ve sinyal henüz karanlık maddenin tam olarak ne olduğunu belirlemelerine yardımcı olmadı.
Karanlık madde her galakside varmı?
Sıradan maddeye göre çok ağır bastığı için, karanlık maddenin genellikle gökadalar ve galaktik kümeler gibi büyük yapıları organize eden kontrol gücü olduğu söylenir. Gökbilimciler, bu yılın başlarında, neredeyse hiç karanlık madde içermeyen NGC 1052-DF2 adlı bir galaksi bulduklarını açıkladılar. Yale Üniversitesi‘nden Pieter Van Dokkum, bir demeçte “Karanlık madde bir gökada oluşturmak için bir şart değil” dedi . Bununla birlikte, yaz boyunca, ayrı bir ekip, van Dokkum’un ekibinin galaksiye olan mesafeyi yanlış ölçtüğünü gösteren bir analiz yayınladı, bu da görünür maddesinin ilk bulgulardan çok daha sönük ve daha hafif olduğunu ve kütlesinin daha fazlasının karanlık maddeye sahip olduğunu gösterdi.
DAMA / LIBRA Sonuçlarında neler var?
Parçacık fiziğinde uzun süredir devam eden bir gizem, DAMA / LIBRA olarak bilinen bir Avrupa deneyinin şaşırtıcı sonuçlarıdır. İtalya’daki Gran Sasso dağının altındaki bir yeraltı madeninde bulunan bu dedektör, karanlık madde parçacıklarında periyodik bir salınım arıyor. Bu salınım, Güneş sistemimizi çevreleyen, bazen karanlık madde rüzgarı olarak adlandırılan ve karanlık maddenin galaktik akışından geçerken, Dünya güneş çevresindeki yörüngesinde hareket ederken ortaya çıkmaktadır. 1997’den bu yana, DAMA / LIBRA tam olarak bu sinyali gördüğünü iddia etti, ancak başka bir deneyde böyle bir durum veya sonuç ile karşılaşılmadı.
Karanlık maddenin elektrik yükü olabilir mi?
Zamanın başlangıcından gelen bir sinyal, bazı fizikçilerin karanlık maddenin elektrik yükü olabileceğini öne sürmesine neden oldu. Büyük Patlama’dan sadece 180 milyon yıl sonra, dalga boyu 21 santimetre olan radyasyon, evrenin henüz bebeklik dönemlerinde ki yıldızlar tarafından yayıldı. Daha sonra aynı zamanda etraftaki soğuk hidrojen tarafından emildi. Bu radyasyon bu yılın Şubat ayında tespit edildiğinde, hidrojenin imzası bilim adamlarının tahmin ettiğinden çok daha soğuk olduğunu gösterdi. Harvard Üniversitesi‘nden astrofizikçi Julian Muñoz, elektrik yükü olan karanlık maddenin ısıyı her yerde bulunan hidrojenden, yani limonatada yüzen buz küplerinden uzaklaştırabileceğini öne sürdü . Ancak varsayım henüz doğrulanmadı.
Karanlık madde gerçekten varmı?
Bilim adamlarının karanlık maddeyi tespit etmeye ve açıklamaya çalışırken karşılaştıkları zorluklar göz önüne alındığında, bazen makul ve bazen sorgulayıcı insan doğası sebebiyle her şeyin yanlış olup olmadığını merak edebiliriz. Uzun yıllar boyunca fizikçilerin vokal azınlığı belki de yerçekimi kuramlarımızın basitçe yanlış olduğu ve temel gücün büyük ölçeklerde beklediğimizden farklı çalıştığı fikrini zorladı. Genellikle “değiştirilmiş Newton dinamikleri” veya MOND modelleri olarak bilinen bu öneriler, karanlık bir madde olmadığını ve yıldızların ve galaksilerin birbirlerinin etrafında döndüğü görülen ultra hızlı hızların, şaşırtıcı şekilde davranan yerçekiminin bir sonucudur. “Karanlık madde hala doğrulanmamış bir model,” diye diyor fizikçi Don Lincoln bir açıklamasında. Ancak, detraktörlerin henüz fikirlerini daha geniş bir alana anlatmaları veya otoriteleri ikna etmeleri gerekmiyor. Ama şuan’a kadarki varsayımlar bile karanlık maddenin gerçek olduğunu düşündürmektedir.
