Evrene dair çözülmeyi bekleyen en büyük gizemlerden bir tanesi karanlık madde gizemidir. Karanlık madde, ismini etrafa herhangi bir ışık yaymamasından ve doğrudan görülememesinden alır. Bilim insanlarının yaptığı araştırmalara göre evren; %68 oranında karanlık enerjiden, %27 oranında karanlık maddeden ve %5 oranında da normal maddeden oluşmaktadır. Yani bizim gözlemleyebildiğimiz gezegenler, yıldızlar ve tüm o galaksiler evrenin sadece %5’ ini oluşturmaktadır.
Peki, kendini bu kadar iyi gizleyebilen karanlık maddenin varlığını biz nasıl bilebiliyoruz?
Evrendeki galaksiler o kadar büyük hızlarla dönüyor ki normal şartlarda gezegenlerin, yıldızların ve hatta kara deliklerin kütle çekim kuvveti bile galaksileri bir arada tutmak için yeterli değil. Bu nedenle bilim insanları birçok galaksinin bu zamana kadar çoktan dağılmış ve parçalanmış olması gerektiğini düşündüler. Bu fikirden yola çıkan bilim insanları, gizemli bir maddenin galaksilere fazladan kütle sağlayarak parçalanmalarını önleyen ek bir kütle çekim kuvveti oluşturduğunu varsaydılar.
1933 yılına gelindiğinde astronom Fritz Zwicky, karanlık maddenin ilk somut kanıtını buldu. Coma gökada kümesine bakan Zwicky, galaksinin kütlesinin daha önce Edwin Hubble’ ın hesapladığı değerden tam 500 kat daha fazla olduğunu fark etti. Başlarda hesaplamalarında bir yanlışlık olduğunu düşünen Zwick defalarca hesaplama yapmasına rağmen hep aynı sonuca ulaştı.
Karanlık maddenin varlığını 1930’ larda ilk kez tahmin eden Gökbilimci Fritz Zwicky
İlerleyen yıllarda başta Vera Rubin olmak üzere birçok bilim insanının yaptığı araştırmalar tek bir sonuca işaret ediyordu, karanlık maddeye.
Günümüzde hâlâ karanlık maddeyle ilgili birçok soru işareti bulunuyor. İşte karanlık madde hakkında cevaplanmamış en büyük 10 soru:
1- Karanlık Madde Nedir?
Birincisi ve belki de en şaşırtıcı olanı, araştırmacıların karanlık maddenin tam olarak ne olduğundan emin olmamaları. Başlarda bazı bilim insanları, karanlık maddenin üretim yerinin kara delikler olduğunu düşünüyordu. Ancak daha sonra yapılan araştırmalar evrendeki karanlık madde miktarını karşılayabilecek kadar kara deliğin evrende bulunamayabileceğini gösterdi. Önemli bir teoriye göre karanlık madde; protondan 10 ila 100 kat daha ağır olan, aynı zamanda bir nötron gibi davranan zayıf etkileşimli bir parçacık olabilir.
2- Karanlık Maddenin Özellikleri Nelerdir?
Karanlık maddenin keşfi, sıradan madde ile olan kütle çekim etkisi sayesinde oldu. Bu sayede varlığını biliyoruz fakat özellikleri hakkında fazla bilgimiz yok. Bazı teorilere göre karanlık madde parçacıklarının kendi anti parçacıkları olmalıdır. Yani karanlık maddeye ait iki zıt parçacık vardır ve bu parçacıklar karşılaştığında kendini yok edecektir. Karanlık maddeyi doğrudan gözlemleyememizin asıl nedeni de oluştukları anda yok olmaları olabilir.
3- Karanlık Maddeyi Doğrudan Tespit Edebilir miyiz?
Evrenin her yeri karanlık maddeyle kaplıysa ve sıradan maddeyle çok fazla etkileşime girmeyecek olsalar dahi uzayda seyahat eden bir karanlık madde parçacığının çok az da olsa proton veya elektron gibi sıradan bir parçacıkla çarpışma ihtimali bulunabilir. Bu nedenle araştırmacılar parçacık hızlandırıcıları kullanarak yıllardır deneyler yapıyorlar. Fakat bu zamana kadar karanlık maddeye yönelik doğrudan gözlemlenebilir somut bir keşif yapılamadı.
4- Karanlık Madde Birden Fazla Parçacıktan mı Oluşur?
Sıradan madde, protonlar ve elektronlar gibi parçacıkların yanı sıra çok daha küçük olan atom altı parçacıklardan da oluşur. Bilim insanları, karanlık maddenin de tek bir parçacıktan mı yoksa bir araya gelen parçacıkların birleşiminden mi oluştuğunu merak ediyor.
5- Galaksilerin Merkezinde Kara Delik Değil de Karanlık Madde Olabilir mi?
Birçok bilim insanı galaksilerin merkezinde süper kütleli kara delikler olduğu konusunda hemfikir olsa da yapılan bazı araştırmalar galaksilerin merkezinde daha gizemli şeyler de olabileceğini gösteriyor. 2014’ te G2 adıyla bilinen bir gaz bulutunun kara deliğe yaklaşmasıyla bazı soru işaretleri oluştu. Bilim insanları, bulutun kara deliğe yaklaşmasıyla devasa kütle çekim kuvvetine kapılacağı ve kara delik tarafından yutulacağını düşünmekteydi ancak böyle olmadı, G2 hayatına devam etti.
Bazı bilim insanları galaksimizin merkezinde kara delik değil, karanlık madde yığını olduğunu düşünse de süper kütleli karadelik teorisi en olası teori olmaya devam ediyor.
6- Karanlık Madde Her Galakside Var mı?
Bildiğimiz maddeden yaklaşık 5 kat daha ağır olduğu için, galaksileri bir arada tutarak parçalanmalarını önleyen gücün karanlık madde olduğu düşünülüyor. Ancak Yale Üniversitesi’ nden Pieter Van Dokkum ve arkadaşları geçtiğimiz yıllarda karanlık madde içermeyen bir galaksi keşfettiklerini açıkladılar. Bu keşfe yönelik tartışmalar hâlâ sürse de karanlık madde olmadan bir galaksinin nasıl oluşacağı ve oluşsa bile parçalanmadan hayatına nasıl devam edebileceği konusunda kesin bir teori henüz bulunmuyor.
7- Karanlık Maddenin Elektrik Yükü Olabilir mi?
Yeni bir araştırmaya göre, evrenin yaklaşık dörtte birini oluşturduğu varsayılan ancak ışıkla hiç etkileşime girmiyor gibi görünen karanlık madde, küçük bir elektrik yüküne sahip olabilir. Zamanın başlangıcından gelen bir sinyal, karanlık maddenin bir elektrik yüküne sahip olabileceğini düşündürüyor. Büyük Patlama’ dan 180 milyon yıl sonra ilk yıldızlar tarafından 21 cm dalga boyunda bir radyasyon yayıldı. 2018 yılında Dünya’ ya ulaşan bu radyasyonu tespit eden bilim insanları bu konudaki incelemelerini sürdürüyor. Eğer karanlık maddenin elektrik yüküne sahip olduğu doğrulanırsa bu durum, karanlık maddenin elektromanyetik kuvvet yoluyla normal madde ile etkileşime girebileceği anlamına geliyor.
8- Sıradan Parçacıklar Karanlık Maddeye Dönüşebilir mi?
Nötronların ömrü 14,5 dakikadır. Ömrünü dolduran bir nötron; elektron, pozitron ve nötrinoya bozunacaktır. Bilim insanlarının yaptığı bir araştırmada bazı nötronların bozunma sürelerinde farklılıklar olduğu görüldü. Bilim insanlarına göre bu süre farklılıklarının nedeni bazı nötronların karanlık madde parçacıklarına bozunması olabilir. Bu konudaki araştırmalar devam ediyor.
9- Karanlık Madde Karanlık Fotonlar Yayıyor Olabilir mi?
Bilim insanları uzun zamandır evrendeki 4 temel kuvveti birleştirecek ve tüm fizik kurallarını açıklayacak olan her şeyin teorisini arıyorlar. Bu teorinin ortaya konamamasındaki neden matematiksel bir hata olabilir. Peki ya evrende henüz keşfetmediğimiz 5. bir temel kuvvet varsa? Bunu sorgulayan araştırmacılar dikkatlerini karanlık fotonlar üzerine çevirdi. Bazı bilim insanları karanlık fotonların olabileceğini ve normal madde ile karanlık madde arasında gözle görülmeyen etkileşime aracılık edebileceğini düşünüyorlar.
10- Karanlık Madde Gerçekten Var mı?
Karanlık maddenin uzun zamandır araştırılmasına rağmen somut olarak gözlemlenememesi, her insana ‘’Acaba bir yerde yanlış bir hesaplama mı var?’’ diye düşündürebilir. Bilimin temeli de zaten sorgulamaktır. Bazı fizikçiler kütle çekim teorisinde fark edemediğimiz bir hata olduğunu ve kütle çekim kuvvetinin geniş ölçekli alanlarda daha farklı çalışabileceğini düşünüyorlar. ‘’Değiştirilmiş Newton Dinamiği’’ veya ‘’MOND’’ modelleri olarak bilinen bu teoriler, karanlık maddenin gerçekte olmadığını ve kütle çekim kuvvetinin geniş ölçeklerde (Galaksi içi ve galaksiler arasında) normalden daha farklı davranarak galaksileri dağılmaktan koruduğunu öne sürüyor. Buna karşın karanlık maddeyi henüz doğrudan gözlemleyememiş olmamız onun olmadığı anlamına da gelmiyor.
Gelecek yıllarda bilimin ışığında yapılacak yeni keşifler karanlık maddeyle ilgili birçok bilinmeyeni gün yüzüne çıkaracaktır.