AĞUSTOS SAYISI BAYİDE!

ABONE OL


ABONE OL

Saklı Evrene İlk Bakış

Timothy Ferris

Robert Clark

31.12.2014

Saklı Evrene İlk Bakış

Yaşlı Bir Yıldızın Ölümü: Evrendeki ilk yıldızlardan biri patlıyor, görünmez karanlık maddeden oluşan halesinden dışarı fışkırarak uzaya karbon, oksijen ve başka elementler saçıyor. Bu bilgisayar simülasyonu, her yerde bulunan karanlık maddeden ortaya çıkan çekim gücü olmaksızın yıldızların oluşamayacağını ya da en azından bu kadar kısa zamanda –yani büyük patlamadan 100 milyon yıl sonra– kesinlikle oluşamayacağını gösteriyor. Karanlık maddenin doğası bilinmiyor.

Görebildiğimiz şeyler var olanın ancak küçük bir parçası. Ve bilim insanları şimdilerde bizi çevreleyen gölge evrenden ilk görüntüyü yakalamanın peşinde.

Geçmişte, kozmologların, yani evreni bir bütün olarak inceleyen bilim insanlarının, “sıklıkla hata yaptıkları ama asla kuşku duymadıkları” söylenirdi. Günümüzde daha az hata yapıyorlar ancak kuşkuları evren kadar büyümüş durumda.

Yeni ve daha gelişkin teleskoplar, ışık dedektörleri ve bilgisayarlar yardımıyla yapılan onlarca yıllık araştırmaların ardından, kozmologlar artık evrenin 13 milyar 820 milyon yıl önce, olasılıkla atomdan daha küçük bir uzay baloncuğu olarak doğduğunu oldukça kesin bir biçimde söyleyebiliyor. Kozmik zemin ışınımını –evren henüz 378 bin yaşındayken ortaya çıkan ışık– ilk kez binde birden daha yüksek bir doğrulukla haritaladılar.

Ama aynı zamanda, gökyüzünde gördükleri tüm yıldızların ve galaksilerin, görülebilir evrenin sadece yüzde 5’ini oluşturduğu çıkarsamasını da yapıyorlar. Geriye kalan görünmez çoğunluğun yüzde 27’si karanlık maddeden, yüzde 68’i karanlık enerjiden oluşuyor. Ve her ikisi de gizem yüklü. Karanlık maddenin, evrenin büyük ölçekli yapısını oluşturan galaksilerin ipliksi dizilimini meydana getirdiği düşünülüyor. Ama tam olarak ne olduğu bilinmiyor. Karanlık enerji ise daha da gizemli. Kozmosun genişleme hızını artıran şeyi ifade etmek için yaratılan bu terim, “evrenimizin büyük ölçekli özellikleri konusunda bilmediğimiz şeyler için genel bir niteleme” şeklinde tanımlanıyor.

Karanlık maddenin yaygın varlığına ilişkin ilk işaret 1930’larda İsviçreli gökbilimci Fritz Zwicky’den geldi. Güney Kaliforniya’daki Mount Wilson Gözlemevi’nde çalışan Zwicky, Dünya’dan 321 milyon ışık yılı uzaktaki Coma Kümesi’nde yer alan galaksilerin, kümenin merkezi etrafındaki dolanım hızlarını hesapladı. Küme görünenden daha fazla kütle içermemiş olsaydı, galaksilerin çoktan uzaya fırlamış olacakları sonucuna ulaştı. Ve Coma Kümesi’nin milyarlarca yıldan bu yana varlığını sürdürmesinin, “evrendeki karanlık maddenin görülür maddeden çok daha büyük bir yoğunlukta bulunduğu” anlamına geldiğini açıkladı. İzleyen dönemlerde yapılan çalışmalar ise, karanlık maddeden ortaya çıkan ve evrenin henüz genç olduğu dönemlerde ilk maddeleri bir araya toplayan çekim gücü olmaksızın, galaksilerin asla oluşamayacağına işaret ediyordu.

Robert Clark

(Neredeyse) Saptanamaz Olanı Saptamak: Araştırma asistanı John Mark Kreikebaum, Stanford Üniversitesi’ndeki bir temiz odada, gün gelip karanlık madde parçacıklarının enerji sinyallerini kaydedebilecek silikon diskleri inceliyor. Her yerde bulunduğuna inanılan bu parçacıklar şu ana kadar gözlemlenebilmiş değil. Diskler, onları kozmik ışın parazitlerinden korumak amacıyla bir maden ocağının derinliklerine yerleştirilecek. Stanford’dan Matt Cherry, “Aşırı duyarlı bir dedektör yaptığınızda çok fazla şey görüyor,” diyor.

NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi

Samanyolu’ndan Mesaj Var: Dünya çevresinde dolanan bir NASA teleskopu, galaksimizin merkezinden sıra dışı yoğunlukta gama ışınları geldiğini saptadı. Samanyolu fotoğrafının üzerinde parlak renklerle gösterilen bu ışınları oluşturan neydi? MIT’de görevli fizikçi Tracy Slatyer ve meslektaşlarının kuşkulandığı bir şey var: Galaksinin merkezi civarında birbirine çarpan ve birbirinin etkisini yok eden karanlık madde parçacıkları...

Robert Clark

Günümüze kadar yapılmış en duyarlı karanlık madde dedektörü olan DEAP–3600, geçtiğimiz yıl Ontario’daki bir nikel maden ocağının yaklaşık 2 kilometre derinlerine yerleştirildi. Küre biçiminde dizilmiş ışık sensörleri içe doğru, sıvı argon dolu merkeze dönük. Argon atomlarına çarpan karanlık madde parçacıklarının küçük parıltılar oluşturacağı ümit ediliyor.

Robert Clark

Karanlık madde bir araya toplayıcı, karanlık enerji ise uzaklaştırıcı. Karanlık Madde Araştırması’nın Şili’deki bir teleskopa yerleştirilen 570 megapiksellik kamerası 5 yıl içinde 300 milyon galaksiyi görüntülemek üzere tasarlandı.

Karanlık madde, sönük normal maddeden meydana geliyor olamaz. Çünkü bunlardan yeterli miktarda yok. Sönük ışıklı trilyonlarca normal madde cisminin var olduğu doğru –kara delikler, cüce yıldızlar, soğuk gaz bulutları ve doğdukları yerden fırlatılan yıldızlararası gezegenler... Ama hiçbir makul senaryoda bu sayılanların parlak olanların kütlesinin beş katına çıkacak kadar fazla miktarda olması mümkün değil. Bu noktadan hareketle bilim insanları, karanlık maddenin daha özgün malzemelerden oluştuğu görüşünde. Süpersimetri kuantum fiziği üzerinde çalışan teorisyenler, aralarından birinin ya da birkaçının karanlık madde olması beklentisiyle bir sürü görülmeyen madde çeşidi topladı bile. Ancak İsviçre’de, Cenevre yakınlarındaki CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı yoluyla son dönemlerde elde edilen deneysel sonuçlar, bazı süpersimetri versiyonlarını saf dışı bıraktı. Teorisyenlerden biri, ruh hallerini “oldukça karamsar” olarak tanımlıyor. Bu arayış peşindeki çoğu bilim insanı, karanlık maddenin tam olarak ne olduğu üzerine spekülasyon yapmaktansa WIMP’ler, yani “zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklar” aradıklarını söylüyor.

Karanlık maddenin, sadece normal maddeyle değil kendisiyle de ne denli zayıf derecede etkileşimde bulunduğuna ilişkin kanıt, dünyadan üç milyar ışık yılı uzakta –aslında çarpışma halindeki iki galaksi kümesinden oluşan– Bullet Kümesi’nde bulundu. Bullet’ı NASA’nın Chandra X–Işın Gözlemevi yardımıyla inceleyen gökbilimciler, merkezinde büyük sıcak gaz yığınları buldular ve bunu normal madde bulutlarının çarpışmasına bağladılar. Ancak Bullet’ın çekim alanını incelediklerinde, çarpışmanın merkezinden uzakta, orijinal kümenin her biri için birer adet olmak üzere –daha dev boyutlu– iki kütle yoğunluğu keşfettiler. İki kümenin normal maddeden oluşan dış kesimlerinin cephane yüklü iki tren kadar muhteşem bir şekilde çarpıştığı ve birleştiği, buna karşılık karanlık maddeden oluşan ağır kargolarının hiçbir şeye karışmadan ve hiç hasar görmeden faciadan sıyrıldığı sonucunu çıkardılar.

Karanlık maddenin mesafeli duruşu, üzerinde deney yapanlar tarafından yakalanmasını zorlaştırıyor. Oysa ki bazı bilim insanlarının tahminleri, karanlık madde parçacıklarının her bir insandan saniyede milyarlarca geçecek kadar yaygın olduğu yönünde.

Halihazırda kullanılan karanlık madde dedektörleri teknolojik açıdan oldukça sofistike ve bunlardan biri de, iki milyar dolarlık Alfa Manyetik Spektrometresi. Uluslararası Uzay İstasyonu’nun tepesine konuşlanmış olan Alfa Manyetik Spektrometresi, galaksimizin merkezi civarında çarpışan karanlık madde parçacıklarına ilişkin kanıtlar arıyor. Bu arada dedektörlerin çoğu da, karanlık madde ile normal madde parçacıklarının yeryüzündeki etkileşimini bulmayı amaçlıyor. Uzaydan gelen çok hızlı normal madde parçacıklarının etkisini en aza indirmek için dedektörler toprağın derinlerine gömülmüş halde. Bazıları çok soğutulmuş kristallerden veya sıvı ksenon ya da argon tankerinden oluşuyor. Etraflarını dedektörler ve polietilenden bakır ve kurşuna kadar farklılık gösteren soğan zarı inceliğinde kalkanlar çevreliyor. (Yakın dönemlerde çıkarılan kurşun, şiddetli olmayan radyoaktif özellikte. Bu nedenle, biri Minnesota eyaletindeki Soudan’da diğeri İtalya, L’Aquila’da gerçekleştirilen iki deneyde, antik Roma gemi batıklarının eritilmiş safraları kullanılıyor. Binlerce yıl önce çıkarılmış olan eski kurşun daha az radyoaktivite yayıyor.)

Amerika’nın, kendi türünde en duyarlı Büyük Yeraltı Ksenon Dedektörü ise, Güney Dakota, Lead’de, Main Caddesi yakınlarında, 1478 metre derinlikte. 2013’te çalışmaya başlamasına rağmen günümüze kadar bir sonuç çıkaramadı ve şu sıralarda, daha yüksek duyarlılıkta bir araştırmaya başlamak üzere hazırlanıyor.

Özetle, bugüne dek yapılan bazı araştırmalarda hayal meyal ipuçları ortaya çıkarıldı ama bunların hiçbirinde karanlık maddenin varlığına dair kesin kanıtlar bulunamadı. Ancak, bakım ve güncelleme için devre dışı bırakılmasının ardından 2015’te yeniden çalışmaya başlayacak olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, karanlık madde parçacıklarını ortaya çıkarmaya yetecek kadar yüksek enerji derecelerine ulaşabilir. Öte yandan bu konuda olasılık tahminleri yapmak yine de zor, çünkü aranan parçacıkların kütlesi tam olarak bilinmiyor. Yani, WIMP avı çabuk pes edenlere göre değil.

Karanlık madde bilmecesi tuhaf gözükebilir. Ama, fizikçi Steven Weinberg’in “fizikteki en önemli problem” diye tanımladığı ve astrofizikçi Michael Turner’ın “bilimin en derin gizemi” olduğunu söylediği karanlık enerji fenomeninin gizemiyle karşılaştırıldığında o bile oldukça sıradan kalıyor.

Devamını National Geographic Türkiye'nin Ocak 2015 sayısında veya iPhone ve iPad Ocak 2015 edisyonlarında okuyabilirsiniz.

Yorum Yaz

Toplam Yorum: 1

Yorum yapabilmek için giriş yapmanız gerekmektedir.

950 GÜN ÖNCE

Bana göre aynaya baktığında muazzam yaradılışı fark edemeyen insan evrendeki güzellikleri de fark edemez.


Ghost is Here

Robert Clark

(Neredeyse) Saptanamaz Olanı Saptamak: Araştırma asistanı John Mark Kreikebaum, Stanford Üniversitesi’ndeki bir temiz odada, gün gelip karanlık madde parçacıklarının enerji sinyallerini kaydedebilecek silikon diskleri inceliyor. Her yerde bulunduğuna inanılan bu parçacıklar şu ana kadar gözlemlenebilmiş değil. Diskler, onları kozmik ışın parazitlerinden korumak amacıyla bir maden ocağının derinliklerine yerleştirilecek. Stanford’dan Matt Cherry, “Aşırı duyarlı bir dedektör yaptığınızda çok fazla şey görüyor,” diyor.

NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi

Samanyolu’ndan Mesaj Var: Dünya çevresinde dolanan bir NASA teleskopu, galaksimizin merkezinden sıra dışı yoğunlukta gama ışınları geldiğini saptadı. Samanyolu fotoğrafının üzerinde parlak renklerle gösterilen bu ışınları oluşturan neydi? MIT’de görevli fizikçi Tracy Slatyer ve meslektaşlarının kuşkulandığı bir şey var: Galaksinin merkezi civarında birbirine çarpan ve birbirinin etkisini yok eden karanlık madde parçacıkları...

Robert Clark

Günümüze kadar yapılmış en duyarlı karanlık madde dedektörü olan DEAP–3600, geçtiğimiz yıl Ontario’daki bir nikel maden ocağının yaklaşık 2 kilometre derinlerine yerleştirildi. Küre biçiminde dizilmiş ışık sensörleri içe doğru, sıvı argon dolu merkeze dönük. Argon atomlarına çarpan karanlık madde parçacıklarının küçük parıltılar oluşturacağı ümit ediliyor.

Robert Clark

Karanlık madde bir araya toplayıcı, karanlık enerji ise uzaklaştırıcı. Karanlık Madde Araştırması’nın Şili’deki bir teleskopa yerleştirilen 570 megapiksellik kamerası 5 yıl içinde 300 milyon galaksiyi görüntülemek üzere tasarlandı.

GİRİŞ YAP

Kullanıcı adı ve şifrenizle giriş yapabilirsiniz.

Şifremi Unuttum Üye Olmak İstiyorum

İletişim İzni Koşullarını okudum, kabul ediyorum.
Zaten üyeyim

Lütfen kayıtlı email adresinizi giriniz.

Geri Dön

VEYA