Karanlık Enerji Nedir? Karanlık Madde Gerçek Midir?

İnsanların merak ettiği konular arasında evren çoğu zaman ön plana çıkmıştır. Bilim insanları ise evrende var olduğu düşünülen karanlık enerji ve madde ikilisinden sıkça söz etmektedir. Gelin, yazımızda; evrene, ve henüz doğası çözülememiş karanlık enerjiyle maddeye yakından bakalım. 

Evrenin yapısı; madde, enerji ve boşlukların bir araya gelmesiyle oluşmuştur. NASA verilerine göre görebildiğimiz her şey evrendeki toplam kütle ve enerjinin yaklaşık %5’lik bölümünden daha az miktara sahiptir. Büyük bir kısmı ise hala gizemini korumaktadır. Ayrıca evren çok büyük ölçeklerde homojen olup, küçük ölçeklerle incelendiğinde ise galaksileri ve yıldız kümelerini birbirine bağlayan kozmik yapıyı rahatça anlamak mümkündür.

1998 yılında iki bağımsız grup tarafından yapılan çalışmalar, izotrop ve homojen evrenin hızlanarak genişlediği sonucuna ulaşmıştır. Astronom bilimciler süpernova adı verilen patlayan yıldızları inceleyerek evrenin yaşlandıkça daha hızlı şekilde genişlediğini tespit etmiştir. Albert Einstein’ın durağan evren fikrinin değişmesine yol açan; evren enerjisi ve galaksi kütle çekim çalışmaları, evrenin negatif basınca sahip bir enerjiyle dolu olduğunu ortaya çıkarmıştır. Doğası henüz çözülememiş bu enerji karanlık enerji olarak adlandırılmıştır. 

Samanyolu gibi bağımsız uzaya adaları, gökada olarak adlandırılır. Gökada etrafında dolaşan cisim hızlarının Newton mekaniğine göre daha yüksek şekilde ölçülmesi, galaksilerde daha fazla madde olması gerektiğini de düşündürmüştür. Galaksilerin yaymış oldukları ışıktan yola çıkılarak yapılan kütle ölçümlerinde, fazladan çıkan kütle miktarının ne olduğu anlaşılamamıştır. Gök bilimciler bu fazla miktarı Karanlık Madde olarak tanımlamıştır. Karanlık maddenin galaksinin merkezinde bir yerde olduğu düşünülmüştür. 

Araştırmacılar tarafından merak edilen ve sıkça birbiri ile karıştırılan kavramlar hakkında, Karanlık Enerji Nedir? Karanlık Madde Gerçek Midir? gibi sorularınızın yanıtlarını içeriğimizde bulabilirsiniz.

Karanlık Enerji Nedir? Gerçek midir?

Yapılan araştırmalar; galaksi ve yıldız kümelerinin kapladıkları alanın, ivmelenerek genişlediğini ortaya çıkarmıştır. NASA gözlemleri sonucu evrenin yaklaşık %68’ini oluşturduğu görülen karanlık enerji için yapılacak en doğru tanımlama, uzayın bir özelliği olmasıdır.

Boşluğun hiçbir şey olmadığını anlayan ilk kişi olan Albert Einstein, daha fazla uzayın var olması gerektiğini düşünmüştür. Yerçekimi teorisine göre boş uzay kendi enerjisine sahip olabilir. Uzayın kendi özelliği olan karanlık enerji ise evren genişledikçe seyrelmeyecektir. Böylece evrenin genişleme oranı ve ivmesi incelendiğinde, karanlık enerji miktarının arttığı görülmüştür. Uzayın genişlemesine sebep olduğu düşünülen enerjinin karanlık olarak adlandırılmasının nedeni ise henüz yapısının tam olarak çözülememiş olmasındandır.

Maddenin kuantum teorisi, uzayın sürekli olarak oluşan ve bir süre sonra kaybolan geçici (sanal) parçalar içerdiğini savunur. Ancak fizikçiler, bu durumun boş uzaya ne kadar enerji vereceğini hesapladıklarında cevabın yanlış çıktığını tespit etmişlerdir. Bu çalışmalar sonucunda karanlık enerji kavramı gizemini korumaya devam etmiştir. Bunun yanı sıra karanlık enerjinin, bir tür dinamik sıvı olduğu da düşünülmüştür. Normal enerjinin tersi yönde etki eden karanlık enerjiye Yunan filozoflar öz adını vermiştir. Ancak öz olarak adlandırılan karanlık enerjinin neye benzediğinin tespit edilememesi, uzayda yer alan ve itiş gücü yüksek kavramın gizemini korumasına neden olmuştur. 

Einstein’ın yerçekimi teorisinin doğru olmadığını varsayarak karanlık enerjiyi açıklamak isteyen bilim insanları ise galaksi kümelerindeki normal maddenin bu durumdan etkilendiğini görmüştür. Ayrıca yeni bir teoriye ihtiyaç duyularak galaksilerin nasıl bir araya geldiğinin çözümlenmesi zorlaşacağından, karanlık enerjinin tarifi için düşünülen bu olasılık da kabul görmemiştir.

Kısacası karanlık enerjinin var olduğu düşünülse de neye benzediği tam olarak açıklanmadığı için bilimsel tanımı oldukça zordur. Gizemini koruyan karanlık enerji uzayın bir özelliği olup, galaksilerin gün geçtikçe birbirlerinden uzaklaşmasına neden olmaktadır.

Karanlık Madde Nedir?

Galaksilerin dış kenarlarına yakın konumda yer alan yıldızların merkeze yakın yıldızlardan daha yavaş dönmesi beklenir. Ancak astronom bilimciler yapmış oldukları uzay araştırması çalışmalarında, dış bölümde yer alan yıldızların çok yüksek hızlarda döndüğünü tespit etmiştir. Galaksi içerisinden uçup gitmesi beklenen yıldızların yüksek hızlarda dönmelerine rağmen yörüngede kalmasını sağlayan bir güç kütlesi olması beklenmiştir. Yıldızların yüksek hızlarda dönmesine sebep olan ve görülmeyen bu güç kütlesi, karanlık madde olarak adlandırılmıştır.

Karanlık maddenin varlığı gök bilimciler arasında geniş çapta kabul görmüştür. Ancak karanlık madde; yayılmayan, soğrulmayan ve ışıktan saçılmayan bir yapıya sahip olduğu için tespit edilmesi oldukça zordur.

Dünyanın her yerinde fizikçiler, farklı teknolojik cihazlarla karanlık maddenin tespiti için çeşitli araştırmalar yapmaktadır. Bilim insanları; evrenin doğuşunu ve günümüzdeki durumuna nasıl geldiğini anlamak için her ne kadar karanlık maddeyi standart kozmoloji modelinin bir parçası olarak görse de net ve doğru bir çözümleme henüz yapılmamıştır. Karanlık madde ile karanlık enerji evrende rekabet eden güçler gibi görünse de ikisinin ortak noktası; büyük patlama (big bang) ile ortaya çıkmaları ve gizemlerini korumalarıdır.

Evren ve Karanlık Enerji İlişkisi: Evren Nasıl Genişliyor?

Newton’un Kütle Çekim Teorisi`ne göre bütün cisimler birbirlerini çeker. Ancak aralarında çok uzak mesafeler bulunan galaksiler için farklı bir çekim gücü olduğu yapılan bilimsel çalışmalarla tespit edilmiştir. Karanlık enerji olarak adlandırılan ve yapısı bilinmeyen enerji formunun, evren üzerinde etki gösterdiği düşünülmüştür. Kozmik hızlanmaya sebep olan karanlık enerj, kozmoloji araştırmalarda da önemli bir yer tutmaktadır.

Albert Einstein’ın 1917 yılında denklemlerine eklediği ve Edwin Hubble’ın 1929 yılında evrenin genişlediğini ortaya çıkarması sonrasında değişen kozmolojik sabit (uzaydaki vakum enerjisinin değeri), basınçlı homojen bir akışkana benzemektedir. İlgili sabit negatif basınç içeren karanlık enerji olarak yorumlanmıştır. Böylece maddenin kütle çekimsel itmesine denk gelen bu sabitin gözlemlenen değerden çok daha yüksek olduğu görülmüştür. Kuantum Teorisi açısından çeşitli problemlere yol açan bu durum, sonrasında ise evrenin karanlık enerjiyle dolu olduğu düşünülmüş ve genişlemeye negatif basınçlı akışkanın sebep olduğu varsayılmıştır. Daha sonra yapılan araştırmalar ise evrenin; baryonik madde, baryonik olmayan madde ve yapısı bilinmeyen karanlık enerjiden oluştuğunu ortaya çıkmıştır. Günümüz biliminde merak edilen karanlık enerjinin, bilimsel çalışmalar sonucunda formunun ve yapısının ne şekilde olduğu henüz tespit edilememiştir.

Karanlık Madde/Enerji Ne Zaman ve Nasıl Keşfedildi?

Süpernova olarak bilinen patlayan yıldızlar, erken evrede oluşan galaksilerin yaydıkları ses dalgaları ve evrenin farklı çağlardaki bozulma hareketleri; karanlık madde ile karanlık enerjinin keşfinde önemli rol oynamıştır. Gökbilimciler süpernova yıldızların beklenenden daha sönük olduğunu fark ederek karanlık enerji kavramını ortaya atmıştır. 

1998’li yıllarda Amerikalı Adam Riess, Saul Perlmutter ve Avustralya'lı bilim insanı Brian Schmidt tarafından dünya çapında 8 farklı noktada kullanılan gelişmiş teleskoplarla yapılan gözlemler sonucunda, çalışma grubu evrenin genişlediğini tespit etmiştir. Tip 1 A süpernova mesafesi kullanılarak yapılan çalışmalarda, evrenin büyük patlama sonrası olması gerektiğinden daha fazla alana yayıldığı görülmüştür. Astronomi alanında şüpheyle karşılanan ve farklı çalışma grupları tarafından da uygulanan araştırmalar, evren genişleme hızının arttığını ortaya koymuştur. Bilim insanları, evrenin hızla yayılmasına neden olan ve anti kütle çekim etkisi yaratan kuvveti, karanlık enerji olarak tanımlamıştır.

1930’lu yıllarda ise İsviçreli astronom Fritz Zwicky, farklı yapıya sahip gökadaları inceleyerek, cisimlerin davranışlarını analiz etmiştir. Galaksilerin olması gerekenden daha hızlı şekilde hareket ettiğini tespit eden bilim insanı, yıldızların beklenenden daha hızlı hareket etmesine neden olan maddeyi, karanlık madde olarak tanımlamıştır. Bu çalışmadan yıllar sonra astronom Vera Rubin ve Kent Ford da galaksilerin dönüş hızlarını tek tek incelemiştir. Merkeze yakın yıldızlara göre dışardaki yıldızların daha hızlı döndüğünü gören astronomlar, karanlık maddeye dair kanıtlar bulmuştur. 

Vera Rubin yapmış olduğu bir röportajda; “Çevredeki yıldızlar bile yüksek hızlarda yörüngede dönüyorlar.” ve “Yıldızların bu kadar hızlı yörüngede dönmesi için çok fazla kütle olması gerekiyor ama biz onu göremiyoruz. Biz bu görünmez kütleye karanlık madde diyoruz.” açıklamalarıyla karanlık madde hakkındaki görüşünü aktarmıştır.

Karanlık Enerji ile İlgili Yapılan Çalışmalar

Einstein; evrenin sabit şekilde kalmayacağını, genişleyeceğini ya da tümden çökeceğini hesaplayarak karanlık enerji düşüncesini ilk defa düşünen bilim insanıdır. Evrenin sürekli olarak genişlediğini yaptığı hesaplama ve gözlemlerle tespit eden Edwin Hubble ise formüllerle kanıtladığı karanlık enerjiyi çok fazla önemsememiştir. Teorik fizikçi Alan Guth ve kozmolog Alexei Starobinsky de 1980 yılında yaptıkları temel parçacık tanımlı bilimsel çalışmada; karanlık enerjiye benzeyen negatif bir basınç alanının Büyük Patlama’dan sonraki ani genişlemeyi tetiklediğini savunmuştur. Daha sonra 1998’de yapılan Tip Ia süpernova yıldızı gözlemi ile Saul Perlmutter ve Brian Schmidt, karanlık enerji kavramından söz etmiştir.

NASA’nın son yıllarda yapmış olduğu WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) araştırması sonucunda elde ettiği veriler, günümüzde evrenin içerisine dağılmış %68 oranda karanlık enerjinin var olduğunu öne sürmüştür.

Ayrıca WMAP’tan alınan veriler, daha hassas ölçümlerin yapılmasına katkı sağladığından, karanlık enerji çalışmaları giderek yoğun bir hal almıştır. 

Bunun yanı sıra National Aeronautics and Space Administration (NASA) astrofizik direktörü Jon Morse yapmış olduğu açıklamada; “Astronomların son 15 yılda yaptıkları gözlemler, fizik bilimi alanında en şaşırtıcı keşiflerden birinin yapılmasını sağladı. Bu da evrenin, Büyük Patlama ile tetiklenen genişlemesinin hızlanarak sürdüğüdür. Bağımsız yöntemler ve Galaksi Evrim Kâşifi aracının sağladığı verilerin kullanılmasıyla, karanlık enerjinin varlığından daha fazla emin olduk.” demiştir.

Karanlık Enerjinin Hesaplanması

Karanlık enerji, kozmolojik sabit ile benzer özellikler içerir. Kozmolojik alanda basınca bağlı yoğunluk değerini temsil eden w parametresi; madde ve karanlık madde için 0 olarak, enerji formaları için 1/3 olarak gösterilir. Karanlık enerji için baz alınan w parametresi ise -1’e çok yakın bir sayıdır. Bu nedenler karanlık enerjinin, evren genişlemesini hızlandırmayı sağlayan temel etken olduğu düşünülür.

Karanlık enerji hesaplamasını yapmak, karanlık madde tespitini sağlamaktan çok daha zordur. Uydu deneyleri veya geniş ölçekli teleskoplarla ölçülebilen karanlık enerji, çok büyük değere sahip olmasıyla dikkat çeker. Bu nedenle, günümüzde her ne kadar karanlık enerji hesaplamasında farklı formüller kullanılsa da itici güç konumundaki formun analizi ve zamanla değişip değişmediği konuları araştırılmaya devam etmektedir.

Karanlık Enerjinin Önemi

Sürtünme ve yerçekimi kaynaklı olarak hareket halindeki bir cisim, bir süre sonra durur ya da enerji kaybı yoksa aynı hızında yoluna devam eder. Yerçekimi ve havanın bulunmadığı bir ortamda ise herhangi bir engel çıkana kadar hareket halindeki cisim durma eğilimi göstermez. Evreninde Büyük Patlama sonrası sürekli olarak genişlemeye devam etmesi, bilim insanlarının karanlık enerji görüşüne sahip olmasında etkili olmuştur.

Karanlık madde, çevresindeki diğer maddeleri iç bölüme doğru çekerken karanlık enerji dışa doğru itme hareketi gerçekleştirir. En büyük kozmik ölçekte kendisini gösteren karanlık enerji, evren üzerinde etkili karanlık maddeye göre daha fazla alan kaplar. Henüz yapısı tam olarak açıklanamasa da karanlık enerji oransal anlamda; vakum enerjisi ve karanlık madde miktarına göre uzayda daha yüksek orana sahiptir.

Ayrıca evrende karanlık madde ile rekabet eden yapısıyla dikkat çeken karanlık enerji, galaksilerin gün geçtikçe birbirlerinden uzaklaşmasına neden olmaktadır. Ancak bu durumun olumlu veya olumsuz sonuçlanacağı noktasında net bir görüş bulunmamakla birlikte, evrenin zamanla genişlemesine neden olan karanlık enerji kozmolojinin büyük bir sırrı olarak yoluna devam etmektedir.

Karanlık Enerji Bir Enerji Kaynağı mıdır? Dünyaya Olumsuz Bir Etkisi Olabilir mi?

Evreni sürekli genişleten, galaksileri birbirinden uzaklaştıran ve yer çekiminin tersi yönde etki eden karanlık enerji; elektrik kaynağı veya farklı bir kaynak olarak kullanılamaz.

Bunun yanı sıra karanlık enerjinin, dünya üzerindeki yaşantıya bir etkisi yoktur. Nesnelerin bizden uzaklaştığını veya işe gidip gelme süremizin her geçen gün uzadığını görmemekteyiz. Kısaca yer çekimine bağlı nesneler üzerinde karanlık enerji etki yaratmaz. Ayrıca yer çekimi küçük oranda da olsa karanlık enerjiye galip gelebilir. 

Karanlık enerji, devasa boşluklarla ayrılan kozmik nesneleri gözlemleyerek ölçülebilmektedir. Gökadaların veya gezegenler arası boşluğun artmasının temel sebebi karanlık enerjinin negatif yönde etki etmesidir. Ayrıca karanlık enerji, birbirine en uzak noktalara daha yüksek miktarda etki eder. Galaksiler arasındaki boşluğun artmasında etkili karanlık enerji, uzay düzlemi alanında genişlemeye yol açsa da henüz bilimsel anlamda net bir şekilde tanımlanamamıştır.

Siz de bu gizemli kavramlar hakkında fikirlerinizi bizimle paylaşabilir, bilimsel alanda yapılan uzay çalışmalarını yakından takip ederek hemen sevdiklerinize aktarabilirsiniz.