Evrenimizin ne kadarı karanlık maddedir ve varlığına dair hangi kanıtlar var?
Karanlık madde, Evrendeki tüm maddenin çoğunluğunu oluşturmak için teorize edilen görünmez bir madde türüdür. Kütlesi vardır, ancak görülemez ve sıradan madde ile etkileşime girmez.
Ne kadar karanlık madde var?
Standart kozmoloji modelimize göre, karanlık madde Evrendeki tüm maddenin yüzde 85'ini ve Evrenin toplam kütle enerjisinin yüzde 27'sini oluşturur.
Karanlık maddeyi kim keşfetti?
1933'te İsviçreli gökbilimci Fritz Zwicky, Koma Kümesi'ndeki gökadaların hareketini inceleyerek içerdiği kütleyi tek tek gökadaların yörünge hızlarıyla karşılaştırdı. Bulmayı umduğu şey, gökadaları kümenin merkezlerine çeken yerçekimi miktarının, yörüngelerinde ne kadar hızlı olduklarını açıklayacağıydı.
Güneş'in yanından geçen bir kuyruklu yıldız hayal edin. Kuyruklu yıldızın yolunun Güneş'e doğru ne kadar büküleceği iki şeye bağlıdır: Ne kadar hızlı seyahat ettiği ve Güneş'in yerçekiminin gücü. Yerçekimi yeterince güçlüyse, kuyruklu yıldız bir yörüngede sıkışıp kalacak; değilse veya çok hızlı hareket ediyorsa, kuyruklu yıldız uzaya fırlayacaktır.
Zwicky'nin bulduğu şey, kümenin dış kenarlarındaki galaksilerin, yerçekiminin onları bir yörüngede tutamayacağı kadar hızlı hareket etmeleriydi.
Peki onları orada tutan ne olabilir?
Kümedeki gökadaların sayısını ve parlaklığını tahmin etmek, Zwicky'ye yerçekimini hesaplamak için kullandığı kütlenin yaklaşık bir değerini verdi. Tahmini çok küçük olduğu için, göremediği bir kütle olması gerektiğini teorileştirdi. Buna Dunkle Materie veya 'karanlık madde' adını verdi .
"Bu karanlık maddenin bazı garip özelliklere sahip olması gerekir. Kütlesi olduğu için yerçekimi kuvveti vardır. Ama onu göremiyoruz, bu da ışığı yaymadığı veya yansıtmadığı anlamına geliyor."
Karanlık madde için başka hangi kanıtlar var?
Dünya'dan yaklaşık 3,8 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan bir çift çarpışan gökada kümesidir. Bullet Cluster olarak bilinen ikisinden küçüğü, daha büyük olanın içinden geçiyor.
Yukarıdaki resimde, kümeleri oluşturan gökadalar turuncu ve beyaz, kümelerin X-ışınları yayan sıcak gazı pembe ile gösterilmiştir. Bunlar galaksi kümelerindeki 'normal' maddeyi oluşturur.
Görüntünün dış kenarlarındaki mavi alanları, kümelerdeki kütlenin çoğunluğunu oluşturur. Bu kütle, yerçekimi merceklenmesi olarak bilinen bir etki sayesinde tespit edildi.
Einstein'ın Genel Görelilik kuramı bize uzay-zamanın kendisinin kütle tarafından çarpıtıldığını söyler ki bu da yerçekimi olarak gördüğümüz bir etkidir. Evrendeki her şey ondan etkilenir, ışık bile. Yani maddenin kendisini göremesek bile, ışığın varlığında nasıl büküldüğünü görebiliriz.
Yani, bu çarpışan kümelerdeki maddenin çoğu ne galaksiler ne de sıcak gazdır, ancak göremediğimiz kütlesi olan bir şeydir.
Bullet Cluster, bize karanlık maddenin başka bir yönü hakkında fikir veriyor. Karanlık madde, çarpışmanın ardından sıcak gazdan çok daha fazla yol kat etti. Sıcak gaz, çarpışma sırasında hava direnci gibi bir sürükleme kuvveti hissederken, karanlık madde hissetmedi. Bu, yerçekimi olmadığı sürece, kendisiyle veya normal maddeyle etkileşime girmediği anlamına gelir.
Karanlık madde neyden yapılmıştır?
Adına rağmen, ölü yıldızlar, gaz ve tozdan oluşamaz. Big Bang'in kimyasal olarak bizim gördüğümüze benzer bir evren üretmesini sağlamak için karanlık madde standart atomik parçacıklardan daha egzotik bir şeyden oluşmalıdır.
Bu tür gözlemsel kısıtlamalar, teorisyenleri karanlık madde için bir avuç adaya odaklanmaya zorladı.
Ana rakipler arasında, varlığı, doğanın tüm temel kuvvetlerini ve parçacıklarını birleştirmeyi amaçlayan teoriler tarafından tahmin edilen zayıf etkileşimli kütleli parçacıklar ('WIMP'ler'), gravitinler ve atom çekirdeğinin nasıl tutulduğuna dair teoriler tarafından var olduğu tahmin edilen eksenler bulunur. Şu anda Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda devam eden deneyler yakında gerçeği ortaya çıkarabilir.
Kaynak: https://www.sciencefocus.com/space/what-is-dark-matter/