Karanlık Madde ve Karanlık Enerji: Evrenin Gizemleri

0

BEĞENDİM

ABONE OL

News

0

Evren, karanlık madde ve karanlık enerji olarak adlandırılan, henüz tam olarak anlaşılamayan iki büyük bileşenle doludur. Karanlık madde, galaksilerin etrafında dolaşan ve gözlemlenemeyen bir kütle biçimidir. Fizikçiler, bu esrarengiz maddeyi keşfetmek için devasa buz tankları, parçacık çarpıştırıcıları ve diğer karmaşık yöntemler kullanarak araştırmalar yapmaktadır. Peki, karanlık maddenin garip kardeşi olan karanlık enerji nedir?

Karanlık enerji, evrenin zamanla hızlanarak genişlemesine neden olan bir güce işaret eder. Günümüzde evrenbilimcilerin en büyük bilmecesi, bu karanlık enerjinin ne olduğunu anlamaktır. Avustralya’nın Queensland Üniversitesi’nde görev yapan astrofizik profesörü Tamara Davis, “Karanlık enerjinin özellikleri ve davranışları hakkında birçok şey söyleyebiliriz, ancak ne olduğunu hâlâ bilmiyoruz. Asıl soru budur,” diyor.

Karanlık Enerjinin Var Olduğunu Nasıl Biliyoruz?

Popüler Science Türkçe’de yer alan bilgilere göre, gökbilimciler evrenin genişlemekte olduğunu uzun bir süredir biliyorlar. 20. yüzyılın başlarında Edwin Hubble, galaksilerin hareket ettiğini gözlemleyerek Hubble Kanunu’nu ortaya koydu. Bu kanun, bir galaksinin hızının bize olan uzaklığıyla ilişkisini gösteriyor. Ancak 20. yüzyılın sonlarına doğru, uzak galaksilerde keşfedilen süpernovalar, evrenin sabit bir hızla değil, hızlanarak genişlediğini ortaya koydu.

Austin-Texas Üniversitesi’nde çalışan astrofizikçi Katherine Freese, “Evrenin hızlanması hepimizi çok şaşırttı,” diyor. Kütleçekiminin çekim kuvvetinin aksine, karanlık enerjinin “bir tür itici davranış sergilemesi ve cisimleri birbirlerinden giderek daha hızlı ayırması gerektiğini” belirtiyor. 1990’lardan bu yana yapılan gözlemler, evrenin hızlanarak genişlediğini doğruladı. Uzak galaksilerde patlayan yıldızlar, sabit bir hızla genişleyen evrende olması gerekenden daha soluk görünmektedir. Ayrıca, kozmik mikrodalga arka plan ışıması da karanlık enerjinin etkilerini gösteren işaretler taşımaktadır.

Karanlık enerji terimi, ilk olarak astrofizikçi Michael Turner tarafından karanlık madde terimiyle tutarlı olması amacıyla türetilmiştir. Bu terim, evrenin hızlanan genişlemesinin “çok önemli ve çözülmemiş bir problem” olduğunu da vurgulamaktadır. Birçok bilim insanı, Albert Einstein’ın kozmolojik sabitinin bu durumu açıklamak için mükemmel bir çözüm sunduğunu düşünmüştür. (Kozmolojik sabit, Einstein’ın genel görelilik kuramına matematiksel işlemleri kolaylaştırmak için dahil ettiği bir “düzeltme faktörü”dür.) Los Angeles California Üniversitesi’nde misafir profesör olarak çalışan Turner, “Benim görüşüm bunun o kadar basit olamayacağı yönündeydi,” diyor. O, hızlanan evreni “en derin problem” ve “bilimin tamamındaki en büyük gizem” olarak görüyor.

Karanlık Enerji Neden Önemli?

Yale Üniversitesi’nde görev yapan astrofizikçi Will Tyndall, evrenin sadece yüzde 5 oranında normal maddeden oluştuğunu ve geri kalanının yüzde 27 karanlık maddeden, yüzde 68 oranında ise karanlık enerjiden oluştuğunu belirtiyor. Bu, Lambda-CDM modeli olarak bilinen “evrenbilimdeki mevcut yaklaşım”dır. Bu model, “kozmik tarihin tamamını büyük bir istekle birleştirmeyi ve açıklamayı” hedefliyor. Ancak, bu model hâlâ karanlık enerjinin doğası da dâhil olmak üzere pek çok açıklanmayan sorunu barındırıyor.

Tyndall, “Sonuçta, içinde yaşadığımız evrenin yüzde 68’ini oluşturduğu varsayılan bir şeyi nasıl bu kadar az anlayabiliriz?” diye ekliyor. Karanlık enerji, evrenimizin nihai kaderini belirleyen önemli etmenlerden biridir. Evren, Büyük Parçalanma ile her şeyin atomlarına ayrılacak mı? Yoksa bir inilti ile sona mı erecek? Bu senaryolar, karanlık enerjinin zamanla değişip değişmediğine bağlıdır. Eğer karanlık enerji sabit bir kozmolojik sabit ise, evrenimiz genişleyip nihayetinde çok yalnız bir yer haline gelecektir; bu durumda, yerel galaksi kümemizin ötesindeki hiçbir yıldızı göremeyecek ve bu yıldızlar, tespit edilemeyecek kadar kırmızıya dönecektir.

Eğer karanlık enerji güçleniyorsa, bu Büyük Parçalanma olayını tetikleyebilir. Belki de karanlık enerji zayıflıyordur ve evrenimiz yeniden büzülerek yeni bir büyük patlama ile döngü baştan başlayacaktır. Fizikçiler, karanlık enerjinin doğasını daha iyi anladıkça bu senaryoların hangisinin gerçek olacağını bilemeyeceklerdir.

Karanlık Enerji Aslında Ne Olabilir?

Karanlık enerji, evrenin matematiği içerisinde Einstein’ın kozmolojik sabiti olarak ortaya çıkmaktadır. Ancak bu, evrenin hızlanan genişlemesine fiziksel olarak neyin sebep olduğunu açıklamıyor. Öncelikli kuramlardan biri, kuantum mekaniğinin boşluk enerjisi olarak bilinen tuhaf özelliğidir. Bu enerji, parçacık çiftleri ile onların antiparçacıklarının aniden ortaya çıkıp kaybolduğu zaman oluşur ve bu durum neredeyse her zaman, her yerde gerçekleşmektedir.

Bu durum, karanlık enerji için harika bir açıklama gibi görünse de, büyük bir sorunla karşı karşıyayız: Boşluk enerjisinin bilim insanlarının ölçtüğü ve kuramlardan tahmin ettiği değerler arasında dev bir fark var. Bu duruma “kozmolojik sabit problemi” denir. Başka bir deyişle, parçacık fizikçilerinin modelleri, Turner’a göre “hiçlik” olarak düşündüğümüz şeyin bir miktar ağırlığının olması gerektiğini öne sürmektedir. Ancak yapılan ölçümler, varsa bile bu ağırlığın çok küçük olduğunu göstermektedir. Turner, “Belki de hiçliğin ağırlığı da hiçliktir,” diyor.

Evrende yapılan yeni gözlemler, astrofizikçilerin karanlık enerjinin özelliklerini daha detaylı ölçmesine yardımcı olabilir. Örneğin, gökbilimciler evrenin hızlanarak genişlediğini biliyorlardı; ancak bu hızlanma zaman içinde değişiyor mu? Eğer bu sorunun cevabı hayır ise, o zaman karanlık enerji önceden sabit değildi demektir ve bu durum, yeni açıklamalar bulmaya çalışan fizik kuramcılarının hayatını altüst edecektir.

ABD’nin Arizona eyaletindeki Kitt Zirvesi Gözlemevi’nde, Karanlık Enerji Tayfölçümsel Aygıtı (DESI) olarak bilinen bir proje yürütülmektedir. Bu çalışmada, kozmik haritalama yapılarak evrendeki değişen hızlanma işaretleri araştırılmaktadır. Davis, “Evrenin üzerine harita metot kağıdı sermeye ve zamanla nasıl genişleyip hızlandığını ölçmeye benziyor,” diyor.