Physics

Kara Madde ve Karanlık Enerji Nedir?

2021 年 8 月 5 日

Read Time:6 Minute, 26 Second

Kara/Karanlık Madde ve Karanlık Enerji Nedir?

What is dark matter and dark energy?

Mehmet Keçeci

05.10.2012

Bu resim 24 Eylül 2012 tarihinde Chandra tarafından yayınlanmıştır.

Samanyolu (Milky Way) çevresindeki sıcak gaz hâlesi (halo) acaba kayıp baryon (kayıp madde) miktarını açıklamaya yetecek mi?

Kara Madde ve Enerji ile ilgili sorular bana devamlı gelmektedir ve maalesef kimse kendisini tatmin edebilecek bir cevapta alamamaktadır.

Kısaca bir köşesinden başlayalım. Einstein’nın ünlü formülünü ele alırsak E=mc² biz buradan enerjinin ve maddenin birbirlerine dönüşebileceklerini ve bunların birbirinin farklı formları olduğunu görürüz. Enerjinin tam ne olduğunu bilmesek te skaler bir alan diyebiliriz (yöne sahip değildir). Işık dalgası (ışınım, ışıma, radyasyon vs.) enerji taşırlar. Buraya kadar işler normal gibi gözüküyorken neden bir de kara ve karanlık ifadelerini kullanmaya başladık.

Bir bakıma bunları kullanmak zorunda kaldık. Boş bir uzay alanını düşünelim; madde yok, ışınım yok o zaman ne var? Rezidual (residual), artık veya vakum enerjisi vardır ki bu da evrenin genişlemesini artırıcı bir kuvvet olarak etki eder. Evren ilk başlangıcında karanlık enerjiye ihtiyaç gözükmemekte iken evrenimizin hızlanarak büyümesi sanki bir anti-gravitasyon etkisini gerçekleştiren bir neden olması gerekliliğini doğuruştur. Yıldız ve galaksilere baktığımızda bunları bir arada tutabilecek gravitasyon ise görünür madde için yeterli değildir. Bu 1970lerde yapılan bilgisayar modellemelerinde açıkça görülmüştür. Bunlar içinde Kara/Karanlık Madde ifadesini kullanmaktayız. Ben Kara Madde, Karanlık enerji ifadesini tercih ediyorum.

Evrenimizde ilk etapta %15 fotonlar, %12 Atomlar, %10 Nötrinolar, %63 Kara Madde var iken günümüzde bunların bir kısmının Karanlık Enerjiye dönüştüğü tahmin edilmektedir. Günümüzde bu oranlar yaklaşık olarak %70-75 Karanlık enerji, %22-25 Kara Madde (MACHOs (Massive Astronimical Compact Halo Objects) projesi sonucu), %4 serbest Hidrojen (H) ve Helyum (He), %0,5 yıldızlar, %0,3 Nötrino, %0,03 Ağır elementlerden (Helyum üzeri) (WMAP projesi sonuçları) oluşmaktadır. Evrenin hızlanarak genişlediğinin öğrenilmesinden önce bunlara kayıp, saklı madde denmekteydi. Aslında bu ifadeler çok yeni değil (1980’de Alan Harvey Guth tarafından teorik olarak öne sürülmüştür) fakat içerikleri deneysel olarak 1998 (Saul Perlmutter, Brian Schmidt) ve sonrası özellikle 2003’te önem kazanmaya başlamıştır.

Eğer bir gün süpersimetrik parçacıkları keşfedebilirsek (standart modelin dışındadırlar) o zaman karanlık enerjiye gerek kalmadan sadece kara madde ile evrenin bugünkü durumunu açıklayabileceğiz. Yani bunlar aslında şimdilik kurduğumuz modellerdir. Gerçekliklerini ilk etapta bugünkü gözlemlerimizi teorilerle uyuşturma meselesi daha sonrada bunları deneysel ispatlama sorunudur. Şu an için bunlar deneysel değillerdir. Fakat yarın deneysel olmayacak anlamına da gelmezler.

Kara Maddenin miktarını galaksilerin dönüş hızlarından ve Mikrodalga Arkaalan Işımasındaki küçük oynamalardan çıkarıyoruz. Burada hem bunu hem de çoklu evrenleri veya paralel evrenlerin varlıklarının olup olmadığını bu Arkaalan ışıması haritalarının iyi okunup yorumlanması çok önemlidir. Eğer bunu okumasını bilmiyorsanız sürdüğünüz fikirlerin bizim için sadece düşünsel bir fikirden öteye bir anlam ifade etmez. Bunun yanında da bu dönüşümlerde Entropi (Kaf Dağı) kuralını da iyi yorumlamanız gerekir.

Atomdan daha küçük ölçeklerdeki tuhaf, acayip, garip davranışların sebebi belki de Karanlık Enerjidir fakat şu an için kesin bir yargı yoktur fakat farklı çözüm önerileri vardır. Belki de karanlık enerji evrenimizin hızlanarak genişlemesine sebep olan bir temel kuvvet ortaya çıkarmaktadır şu an için bilemiyoruz. Karanlık enerjinin bir kozmolojik sabit veya öz (quintessence) olup olmadığı yine bilinmemektedir. Biz bu çözüm önerilerinden hangilerinin veya hangisinin daha doğru olacağı hakkında inceleme ve fikir teatileri yapmaktayız.

Kuantum Mekaniğinde zamanın çok küçük anlarında dahi olsa madde ve enerji bu vakum alanından, vakum enerjisinden veya geçici virtual parçacıklardan ortaya çıkmaktadır. Benim buradaki yorumum enerjinin boyutlarla (uzay-zaman) sınırlı olmaması saf enerjinin bu vakum alanları ile toplam enerji ve kütleye dâhil olmasıdır. Aslında bizim uzay dediğimiz veya boş uzay, boşluk dediğimiz bu vakum alanıdır. Fakat mutlak boşluk dediğimiz de ise uzayın olmadığı, alanın olmadığı, maddenin olmadığı bizim evrenimizin dışında kalan hakkında matematiksel kabullerimizin dışında hiçbir şey bilmediğimiz bir varsayımdır.

Yine bana çok fazla gelen sorulardan biri de buradan çıkmaktadır.

Mutlak boşluk bir Zar (Brane, Membrane) oluşturur mu? Bana göre oluşturmaz.

Vakum alanı bir Zar (Brane, Membrane) oluşturur mu? Bana göre oluşturur.

Bu ikisi arasındaki fark nedir? Eğer mutlak bir boşlukta hiçbir maddi veya madde ötesi, fizik ötesi şey oluşmaz. Vakum alanında ise o alanın tabi olduğu fiziki kurallar çerçevesinde oluşabilir.

Big Bang, Büyük Patlama, Evrenin Yaratılışı o zaman nasıl oluşmuştur? Ben Big Bang’in ne vakum alanından ne de mutlak boşluktan kendiliğinden oluştuğunu düşünmüyorum. Bunun doğrudan bir Yaratıcı kudretin iradesi sonucu yaratıldığına hem inanmaktayım hem de bilimsel sonucun burayı yol gösterdiği kanaatindeyim. Açıklamalar zaman içinde değişse de bu yol göstermenin bâki kalacağı kanısındayım.

Yine bana sık gelen sorular içinde birbirine karıştırılarak sorulan sorulardan biri: Evrenimizin dışında bir başka evrene yaklaştığımızda veya temas ettiği durum hakkındadır. Burada şunu belirtelim evrenimizin dışında tamamen bizden bağımsız, etkileşimsiz evrenlerin varlığını veya yokluğunu biz fizik olarak bilemeyiz. Fakat sorularda olduğu gibi eğer birbirlerine yaklaşıp en azından gravitasyonel temasa geçtiğinde her iki evren arasında bir alan oluşmuş olur ve biz bu durumu yine Mikrodalga Arkaalan Işımasındaki değişimden anlardık fakat şu ana kadar böyle bir temas net olarak ortaya konulamamıştır. Yapılan öngörüler daha sonra yanlışlanmıştır.

İkinci olarak böyle evrenler paralel evrenler değildirler. Yani bizden bağımsız olan veya sonradan temas olmuş hiçbir evren paralel evren değildir. Paralel evrenler evrenin oluşumu anında açılmış olması gereken sanki bir kalemtıraş ile açılan kalemin yaprakları gibi aslında bir bütünün yani toplam enerjinin ve uzayın farklı boyutlar sonucu kat kat oluşmasıdır (kalemtıraştan çıkanı bastırdığınızda bir kat gibi gözükür fakat açtığınızda çok katlıdır). Bazı sicim teorisyenlerine göre Big Bang’in ilk andaki vakum’un fazına göre 10⁵⁰⁰ multiversten (çoklu evrenden) biriyiz. Böyle bir durumu Mikrodalga Arkaalan Işımasından fark edebiliriz. Fakat şu ana kadar bunda da böyle bir ispat yoktur.

Farkı evrenlerin veya paralel evrenlerin farklı zamanlarda bizim evrenimiz ile temas oluşturması hepsi de Mikrodalga Arkaalan Işımasından fark edilebilirler. Fakat karadelik ve yıldız patlamaları dışında çok açık, net bir şey yoktur. Matematiksel veya geleceğe yönelik çalışmalar ise bilimin mantığı içindedir. Bizim bu noktalara itirazımız yoktur.

Kara/Karanlık Madde: Işımayan Kütledir (mass didn’t radiate light). Dışarıya ışık vermez. Ektisi gravitasyonel olarak anlaşılabilir. Ekzotik veya hipotetikal (exotic, hypothetical) parçacıklar mı? Şu anda bilinmiyor? Anti madde değildirler çünkü madde, anti madde etkileşimlerinde gama ışınları çıkar ki bunlarda böyle bir gözlem yapılmamıştır. Zayıf etkileşimli atomaltı parçacıklar mı? WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) projesinde bunlar incelenmektedirler 1998’de nötrinoların kütlelerinin olduğunun gösterilmesi önemli olmuş olsa da bu kara madde için yeterli değildir. (axion ve notralionlar, neutralinos, gravitinos, axinos ise ispatlanamamıştır.) Ayrıca sıcak ve soğuk kara madde gibi farklı halleride mevcutturlar.

Karanlık Enerji: Enerjinin kuramsal formu, dinamiksel enerji alanı veya dinamiksel enerji akışkanı, sıvısı, uzayın içsel gerilimi.

Evrenin bir noktadan sonra hızlanışını göstermektedir.

Kara madde bölgeleri.

Genel madde dağılım oranları. (yaklaşık)

9 milyar yıl önceki kara madde 3 milyar yıl öncesine geldiğinde azalmış görünmektedir.

Kaynaklar: References:

<label for="tab-btn-0">KBA</label><label for="tab-btn-1">MLA</label><label for="tab-btn-2">Harvard</label><label for="tab-btn-3">Vancouver</label><label for="tab-btn-4">Chicago</label><label for="tab-btn-5">APA</label><label for="tab-btn-6">IEEE</label>

, Kara Madde ve Karanlık Enerji Nedir?. https://mehmetkececi.com, October 5, 2012, https://mehmetkececi.com/2012/10/05/what-is-dark-matter-and-dark-energy/559/. [Accessed: August 5, 2021]

"Kara Madde ve Karanlık Enerji Nedir?." https://mehmetkececi.com - August 5, 2021, https://mehmetkececi.com/2012/10/05/what-is-dark-matter-and-dark-energy/559/

https://mehmetkececi.com October 5, 2012 Kara Madde ve Karanlık Enerji Nedir?., viewed August 5, 2021,https://mehmetkececi.com/2012/10/05/what-is-dark-matter-and-dark-energy/559/>

https://mehmetkececi.com - Kara Madde ve Karanlık Enerji Nedir?. [Internet]. [Accessed August 5, 2021]. Available from: https://mehmetkececi.com/2012/10/05/what-is-dark-matter-and-dark-energy/559/

"Kara Madde ve Karanlık Enerji Nedir?." https://mehmetkececi.com - Accessed August 5, 2021. https://mehmetkececi.com/2012/10/05/what-is-dark-matter-and-dark-energy/559/

https://mehmetkececi.com (August 5, 2021) Kara Madde ve Karanlık Enerji Nedir?. Retrieved from https://mehmetkececi.com/2012/10/05/what-is-dark-matter-and-dark-energy/559/.

"Kara Madde ve Karanlık Enerji Nedir?." https://mehmetkececi.com [Online]. Available: https://mehmetkececi.com/2012/10/05/what-is-dark-matter-and-dark-energy/559/. [Accessed: August 5, 2021]