Galaksilerin Gizli Harcı Karanlık Madde Nedir ? | Karanlık Madde Belgeseli

Posted by: ssmyn2 Posted date: Ağustos 13, 2021 / comment : 1

İsterseniz yukarıdaki video ile isterseniz aşağıdaki yazı ile konuyu takip edebilirsiniz.

Bir oluşumun ayakta kalması ve yaşamını devam ettirmesi  maddesel yapısının dayanıklılığına bağlıdır. Biraz genelleme gibi olsa da aslında bu her zaman geçerli değildir. Bizim konumuz karanlık madde olduğu için bugün bu konu üzerinden ilerleyeceğiz. Bu teoriyi hemen hemen çökerttiğimizi de fark edebileceksiniz. O zaman vakit kaybetmeden  galaksilerin gizli harcını, yapı malzemesini, görünmez çimentosunu daha iyi ve daha objektif bir şekilde kafamızda şekillendirelim. 
Videoya başlamadan önce Belirli günlerde oylama ile konu belirleyip tartıştığımız telegram grubumuza gelmek için Açıklamalardaki linke tıklayabilirsiniz
Karanlık madde olgusunu kafamızda şekillendirmek için öncelikle madde nedir ? Sorusuna cevap verebilmeliyiz.
En basit tanımıyla madde;
Uzayda yer kaplayan, hacmi ve kütlesi olan ve nicel bir ölçümle algılabildiğimiz canlı  veya cansız oluşumların tümü şeklindedir.
Karanlık Madde olgusunun en basit tanımı ise:
Astrofizikte , elektromanyetik dalgalarla  etkileşime girmeyen, varlığı yalnız diğer maddeler üzerindeki kütleçekimsel etkisi ile belirlenebilen maddelere denir.  
Karanlık maddelerin varlığını belirlemek için gök adaların döngüsel hızlarından, gök adaların diğer gök adalar içerisindeki yörüngesel hızlarından, geri planda yer alan maddelere uyguladığı kütleçekimsel mercekleme özelliğinden ve gök adaların içerisindeki sıcak gazların sıcaklık dağılımından yararlanılır. 
Evrendeki kütleçekimsel enerjinin incelenmesi sonucu, varsayılan toplam enerji yoğunluğunun sadece %4'ünün doğrudan gözlemlenebilir maddelerden oluştuğu gözlemlenmiştir. Yine bu toplamın %22'sinin karanlık maddeden oluştuğu hesaplanmaktadır. Kalan %74'ünün ise evrene dengeli bir şekilde yayılmış olan karanlık enerjiden oluştuğu kabul edilir.
Evrenin yaklaşık %80'lik bölümü bilim insanlarının doğrudan gözlemleyemedikleri Karanlık maddeden oluşmaktadır.
Karanlık madde olarak bilinen bu tuhaf madde, enerji veya ışık yaymaz.
1920'li yıllardan itibaren gök bilimciler evrenin gözle görülebilenden daha fazla madde içerdiği varsayımında bulundular. Elimizde karanlık madde hakkında tespit edilmiş somut bir kanıt bulunmamasına rağmen her geçen gün güçlü olasılıklar gün yüzüne çıkmaktadır. Neredeyse sadece karanlık maddeden oluşmuş Dragonfly 44 adlı galaksiyi tespit eden ekibin başındaki Yale Üniversitesi araştırmacısı Pieter Van Dokkum şöyle söylüyor: 
Yıldızlar, maddenin hangi formda olduğuyla ilgilenmezler ancak hareketleriyle sizlere o maddenin orada var olduğunu ve o konumda ne kadar madde bulunduğunu söylerler.
Ayrıca Normal maddenin yerçekimi, yıldızları toplayarak galaksiler halinde bir araya getirecek kadar güçlü değil. Kısacası evrende karanlık maddenin etkisi olmasaydı yıldızlar dört bir yana savrulacak ve milyarlarca yıldız içeren galaksiler asla oluşmayacaktı.
Bu yüzden galaksilerin karanlık maddeyle kuşatıldığını biliyoruz
 Örneğin, Samanyolu diskindeki yıldızlar, galaksimizi oluşturan normal maddenin kütlesine göre 5 kat hızlı dönüyor. Bu da Samanyolu’nun normal maddeden 5 kat fazla görünmez karanlık madde içerdiğini gösteriyor. Görünmez derken, karanlık maddenin ışık saçmadığını ve ışığı yansıtmadığını kastediyoruz.
Peki, bu karanlık madde serüveni nasıl başladı ?
Karanlık madde fikri 1933 yılında İsviçreli gökbilimci Fritz Zwayk'ın yaptığı bir gözlem sonucunda ortaya çıkmaya başlıyor. Evrende gökadalar, çekimsel etkileşimle bir arada durarak gökada kümelerini oluşturur ve bu gökada kümeleri de bir araya gelerek daha büyük süper kümeleri oluşturur. Zwayk Coma gökada kümesi içerisindeki gökadaların devinimlerini inceliyor. İncelemesi sonucunda gökadaların oldukça hızlı hareket ettiğini görüyor. Bildiğimiz üzere, eğer çok hızlı bir şekilde dolanma hareketi yaparsanız, hissedeceğiniz merkezkaç etkisi de o kadar fazla olur. Öyle ki, bu etki sebebiyle dışarıya doğru savrularak sistemi terk edebilirsiniz. Dolayısıyla ilk akla gelen, gözlemini yaptığı gökadaların, bir şekilde oradan geçiyor olduğu ya da birbirleriyle etkileşmeleri sebebiyle dışarıya doğru fırlatıldıkları olabilir. Fakat Zwayk bu durumu inceliyor ve bu gökadaların rastgele hareket etmediğini, küme içerisinde belirli bir yörünge hareketi yaptıklarını buluyor. Yani küme ne dağılıyor ne de çöküyor. Buraya kadar olanlar, yalnızca hafiften sıradışı gibi görünüyor.
Gökadanın yaptığı ışıtmadan, yani parlaklığından o gökadanın aşağı-yukarı kütlesini tahmin etmek mümkündür. Çünkü gökadayı aydınlatan mekanizmaları biliyoruz; bunların en başında yıldızlar geliyor. Bu bir tahmin olduğundan, elbette belirli bir hata aralığına sahip; fakat yine de aşırı uçuk sonuçlar olması beklenmeyen bir şeydir. Gökadanın ışıtması yıldızlardan ve oradaki gaz ve tozdan geliyorsa, ışıtmayı ölçerek yıldız sayısını aşağı yukarı tahmin edebiliriz. Bunu yaptıktan sonra Zwayk, ikinci bir yöntem olarak, küme üzerinde Virial Kuramı'nı kullanarak kümenin toplam kütlesini hesaplıyor. Çünkü eğer sistem dengedeyse, ne çöküyor ne de dağılıyorsa, merkezkaç ile kütleçekim dengede olmalıdır. Zwayk, yaptığı hesap sonucunda gökada kümesinin kütlesini beklenen değerden 400 kat fazla ölçüyor. Bu durum, tahminen ölçtüğünüz değerdeki yıldız sayısını artırarak açıklanacak bir değer değildir. Dolayısıyla bu duruma başka bir açıklama getirmek gerekiyor. Bu noktada ilk akla gelen, orada gözlemi yapılamayan (karanlık) bir madde olduğu. Çünkü kütle tahminimiz, ışıma yapan cisimler üzerinden yürüyor; dolayısıyla bu madde ışıma yapmıyor olmalı.
Benzeri bir gözlem sonucunu da 1936 yılında Sinclair Smith, Virgo kümesinde üzerinde inceleme yaparak  buluyor. Kümedeki elemanların hız dağılımlarını incelediğinde, orada ışıma yapan maddeden çok daha fazla miktarda madde olması gerektiği ön görülüyor. Fakat bu madde miktarı, bildiğimiz gök cisimleri (gezegenler, soğuk yıldızlar, karadelikler vb.) ile açıklanamıyor, çünkü miktar çok çok fazla. İki farklı küme üzerinde aynı sonuçların çıkmış olması, orada ışıma yapmayan (karanlık) bir madde fikrini desteklemeye başlıyor. Çünkü tek bir küme üzerinde yapılan gözlem, belki de istisnai bir durumdu, belki de Zwaykın yaptığı bir hata vardı. Fakat Smith'in de aynı sonuçları bulması, bu fikri güçlendirmeye başlamıştır. 
Zwicky ve Smith'in yaptığı, küme elemanlarının hareketi gözleminden sonra, Horace Babcock 1939 yılında Andromeda Gökadası'nın dönme eğrisi üzerinde ilginç bir durum fark ediyor. Dönme eğrisi kabaca, gökadanın merkezden dışarıya doğru olan hız dağılımını ifade eder. Mevcut fizik bilgimizle, sarmal bir gökada olan Andromeda'nın dönme eğrisini teorik olarak tahmin edebiliyoruz . Burada tahmin diyoruz, fakat bu tahminlerin hata aralıkları da olaya dahil ediliyor; yani tahminden öte  olması beklenen bir gerçeklik diyebiliriz. Sadece doğrudan ölçemediğimiz için tahmin diyoruz. Babcock görüyor ki Andromeda'nın dış bölgeleri oldukça hızlı dönüyor. Andromeda dağılıp parçalanmadığına göre, dış bölgelerin bu kadar hızlı dönerek gökadanın tek bir parça olarak kalması durumu, ancak orada onu tutan fazladan kütleçekim varsa mümkündür. Bu da orada, görülemeyen karanlık bir maddenin olabileceği fikrini destekliyor.
Aynı metotla yapılan iki farklı ölçüm, bir fikre işaret ediyordu. Şimdi ise, tamamen alternatif bir metot da aynı fikri destekliyor görünüyor. Bu durum hatalardan arındığımızı ve gerçekten orada bir şey olma ihtimalinin çok fazla olduğunu işaret ediyor. Aslında günümüzdeki daha iyi ölçümler sayesinde biliyoruz ki Zwicky'nin bulduğu 400 kat değeri, Hubble'ın 1929 yılında evrenin genişlediğini gösterdiği hatalı miktarı kullandığı için biraz fazla. Fakat yine de günümüzdeki (artık hata neredeyse yok denecek kadar az) değeri, 50 kat fazla materyal olduğuna işaret ediyor. Yani günümüz bilgisini kullanarak, teknolojik sınırları aşarsak, gözlemler hala geçerli.
1975 yılında Morton Robert ve Robert Whitehurst, 1970 yılında Vera Rubin ve Kent Ford tarafından yapılan daha detaylı Andromeda gözlemlerini inceleyerek, Andromeda'nın dış bölgelerinde fazladan 200 kat fazla görülemeyen materyal olduğu sonucunu buluyorlar. İlginç bir şekilde Roberts ve Whitehurst, 1933 yılında Zwicky'nin ve 1936 yılında Smith'in yaptığı çalışmadan haberdar değiller gibi görünüyor
Mademki bu olguyu göremiyoruz algılayamıyoruz e o zaman nasıl var olduğunu iddia ediyoruz ?
Bilim insanları uzaydaki büyük cisimlerin kütlelerini hesaplamak için onların hareketleri üzerine çalışırlar. 1970'li yıllarda spiral galaksilerin incelemesini yapan gök bilimciler, merkeze daha yakın olan cisimlerin galaksinin dış kenarlarında olan cisimlere göre daha hızlı hareket edeceğini umuyorlardı. Halbuki, her iki konumdaki yıldızların aynı hızda hareket ettiklerini gördüler ve şu sonuca vardılar: Galaksiler görünenden çok daha fazla kütle (madde) içeriyordu
Eliptik galaksilerde bulunan gaz üzerine yapılan araştırmalar da görünür nesnelerde bulunan kütleden daha fazla kütleye ihtiyaç olduğunu göstermiştir. Eğer galaksi kümeleri, sadece geleneksel astronomik ölçümlerle gözlemlenen kadar kütle sahibi olsaydı, bir arada duramayıp dağılırlardı.
Albert Einstein evrendeki cüsseli cisimlerin bir lens gibi hareket ederek ışığın sapmasına ve kırılmasına neden olduğunu bizlere gösteriyor aslında.
Gökbilimciler ışığın galaksi kümeleri tarafından nasıl saptırıldığını inceleyerek, evrendeki karanlık maddenin bir haritasını çıkardılar. 
Tüm bu yöntemler evrendeki maddenin büyük bir kısmının henüz keşfedilmemiş bir şey olduğunu göstermektedir.
Aslında bu enerjinin varlığını Big Bang den anlayabiliriz.
Çünkü Büyük Patlama'nın ardından evren dışa doğru genişlemeye başlamıştır. Bilim insanları başta bu enerjinin tükenip yer çekiminin nesneleri kendine çekmesi gibi yavaş yavaş kendi içine çekileceğini düşünmüşlerdi. Fakat süpernovalar üzerine yapılan araştırmalar gösterdi ki evren, sanılanın aksine, geçmiştekinden daha hızlı genişlemektedir. Evrenin kütle çekiminin üstesinden gelebilmesinin tek ihtimali ondan daha büyük bir enerjiye sahip olmasıdır. Bu da karanlık enerjidir.
Aradan geçen neredeyse bir yüzyıllık süre boyunca, gelişen teknoloji ve gözlem teknikleri sayesinde bu gözlemler daha da detaylandırıldı. Günümüzde artık evrendeki karanlık madde miktarının, normal (baryonik) madde miktarına olan oranını dahi keskin bir şekilde bilebiliyoruz. Bunu ölçmemizi sağlayan metotlardan biri de, neredeyse herkesin adını bildiği kozmik mikrodalga arka alan ışınımı üzerinde yaptığımız analizlerdir. Aynı zamanda gökada kümelerinin, sahip oldukları aşırı miktardaki kütle sebebiyle uzay-zamanı bükmeleri, bir mercek etkisi yaratmaktadır. Bu sayede arka planında kalan gökadalar büyütülmüş ya da görüntüleri bozulmuş bir şekilde birkaç yerde aynı anda görünebilir (tıpkı bir bardağın bir nesnenin önüne geçtiğinde olduğu gibi). Bunun gibi çeşitli metotlarda yaptığımız gözlemler tek bir şeyi işaret ediyor: Bu durumu elimizdeki fizik yasalarıyla uyumlu bir şekilde açıklamak için, açık bir şekilde orada daha fazla miktarda madde olmalı.
Ya da! Açık bir şekilde genel görelilik eksik. Hatırlayın, varsayımımız merkezkaçı dengeleyen bir kütleçekimdi. Kütleçekimin daha fazla olması gerektiğini söylüyoruz; bunu yapmanın pratikte iki yolu vardır: ya daha fazla madde eklersiniz ya da kütleçekim fonksiyonunu değiştirirsiniz. Artık Einstein sayesinde aslında kütleçekim diye bir şey olmadığını, bu durumun maddenin uzay-zamanı bozması olduğunu biliyoruz. Yani yapmamız gereken iki şey vardır; ya karanlık maddeyi bulacağız ya da Einstein'ın genel görelilik kuramındaki eksikliği, onu modifiye ederek gidereceğiz.
Aslında bakarsanız ikinci seçenek günümüzde yapılmış durumdadır.  Günümüzde karanlık made ve karanlık enerji ihtiyacını ortadan kaldırmak için genel görelilik üzerinde modifiye yaparak bu sorunu çözen bazı teoriler bulunmaktadır. Fakat bunların gözlemlerle desteklenmesi gerekiyor ve ne yazık ki bu gözlemlerin birçoğunu hala yapabilecek teknolojiye  sahip değiliz. Evrenbilimciler sorunu bu şekilde çözmeye çalışırken, bir yandan da parçacık fizikçileri karanlık madde parçacığı olabilecek parçacıklar arıyor. Yapılan çalışmalar, simülasyonlar olası bazı durumlar gösterse de henüz net bir şey bulunabilmiş değil. Yani özetle, bilim dünyası şu anda çorap söküğünün ucunda olabilir, yalnız o çorap bir türlü sökülemiyor.
Peki, Karanlık Maddeyi diğer oluşumlardan ayırt etmek istersek şöyle maddeler ortaya çıkacaktır:
Karanlık maddenin yıldızlardan uzak bölgelerde yer aldığı için karanlık olan ve dolayısıyla göremediğimiz normal gaz bulutları olmadığını biliyoruz; çünkü bu durumda en azından kızılötesi teleskoplar ve radyo teleskoplarla görebileceğimiz elektromanyetik dalgalar yayardı.
 Karanlık madde antimadde değil; çünkü antimadde normal maddeyle çarpışınca bu ikisi tümüyle enerjiye dönüşerek birbirini yok ediyor. Bu tür patlamalar gama ışınlarına yol açarak kendini gösteriyor.
 Karanlık madde kara delik olamaz; çünkü kara delikler her ne kadar karanlık olsa da normal maddeden oluşan yıldızların çökmesiyle ortaya çıkıyor ve bu sebeple yerçekiminden etkileniyor.
 Kara delikler içinden ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü yerçekimine sahip bulunuyor. Dolayısıyla normal madde gibi davranıyor ve tıpkı suyun dibine çöken ağır bir taş veya büyük kütleli yıldızlar gibi, daha çok galaksilerin merkezinde toplanıyor.
Peki Karanlık Madde kurgu olabilir mi ?
Fizikçiler yeraltında inşa ettikleri detektörlerde karanlık madde izi bulamayınca böyle bir şey olmadığını düşünmeye başladılar. Hatta astrofizikçi Erik Verlind, karanlık maddenin değil de bizzat yerçekiminin, galaksiler arasındaki uzaklığa bağlı olarak değiştiğini söyledi ve bunun için de entropik yerçekimi teorisini geliştirdi.
Ancak, nötron yıldızlarının çevresinde dönen beyaz cücelerin yörüngelerini teleskoplarla incelediğimiz zaman, yerçekiminin gerçekten de Einstein’ın dediği gibi ışık hızında gittiğini gördük. Bu da karanlık maddenin olmadığını  aslında bizim yerçekimini yanlış ölçtüğümüzü gösteriyor. çünkü yerçekimi mesafeye göre kılık değiştiriyor şeklinde özetleyebileceğimiz entropik yerçekimi teorilerinin büyük kısmını geçersiz kılmıştır.
Ne Kurgu Ne Gerçek diye düşündüren bu iddia bir hayli iAma şunu da bilmekte yarar var: Karanlık Madde ne kadar kara olursa olsun varlığının kararı o kadar ölçülü olacaktır.
İleriki videolarda görüşmek üzere