Karanlık Madde İddiası Güçlendi
Tek bir ölçüm tartışmaya kesin olarak karar vermek için yeterli olmasa da, bu karanlık madde savunucuları için büyük bir kazançtır.
Bilim tarihi karşıt gruplar arasındaki tartışmalarla doludur. Bugün bile gökbilimciler, yıldızların ve galaksilerin hareketini açıklayan farklı modeller gibi, görünmeyen karanlık maddeden fizik yasalarına ilişkin anlayışımızın yanlış olduğu iddiasına kadar büyük fikirleri tartışmaktadır. Her iki taraf da kendi pozisyonlarını destekleyen farklı kanıtlara işaret ediyor. Şimdi, Nature Astronomy’de yayınlanan yeni bir makale önemli bir gözlemi çürüttüğünü iddia ediyor ve bunu yaparken Evren’in görünmeyen maddeyle dolu olduğu iddiasını güçlendiriyor.
Karanlık madde için kanıtlar
Karanlık madde fikrini destekleyen pek çok kanıt vardır, ancak açıklaması en kolay olanı galaksilerin dönüşünü içerir. Galaksiler uzayda milyarlarca yıldız içeren geniş yıldız koleksiyonlarıdır. Gezegenimizin içinde bulunduğu galaksi olan Samanyolu’nun 200 ila 400 milyar arasında yıldız içerdiği tahmin edilmektedir.
Galaksiler dönerler, yani yıldızlar galaktik merkezin etrafında, Güneş Sistemimizdeki gezegenlerin Güneş’in etrafında dönmesinden çok da farklı olmayan bir yörüngede dönerler. Her bir gezegen Güneş’e doğru çekilse de, hızı neredeyse dairesel bir yörüngede dönmesine neden olur. Hız ve yerçekimi birbirini dengeler, Güneş’ten daha uzakta olan gezegenler daha yakında olanlara göre daha yavaş hareket eder.
Bilim tarihi karşıt gruplar arasındaki tartışmalarla doludur. Bugün bile gökbilimciler, yıldızların ve galaksilerin hareketini açıklayan farklı modeller gibi, görünmeyen karanlık maddeden fizik yasalarına ilişkin anlayışımızın yanlış olduğu iddiasına kadar uzanan büyük fikirleri tartışmaktadır. Her iki taraf da kendi pozisyonlarını destekleyen farklı kanıtlara işaret ediyor. Şimdi Nature Astronomy dergisinde yayınlanan yeni bir makale, önemli bir gözlemi çürüttüğünü iddia ediyor ve bunu yaparken de Evren’in görünmeyen maddeyle dolu olduğu iddiasını güçlendiriyor.
Modern astronomi olağanüstü bir iddiada bulunuyor. Hubble Uzay Teleskobu ve yeni James Webb Uzay Teleskobu gibi güçlü gözlemevleri milyarlarca yıldız ve galaksiyi görebilse de, bu nefes kesici görüntüler Evren’deki maddenin sadece küçük bir kısmını oluşturuyor. Parlayan yıldızlar ve aralarındaki boşlukta var olan görünmez gaz bulutlarına ek olarak, çoğu astrofizikçi kozmosun karanlık madde adı verilen ve ne ışık yayan ne de ışığı emen bir maddeyle dolu olduğuna inanmaktadır.
O halde karanlık maddenin doğrudan tespit edilememiş olması sürpriz olmamalı; karanlık madde sadece görünür madde üzerindeki kütleçekimsel etkisiyle gözlemlenebiliyor. Teoriye göre, karanlık madde sıradan maddeden yaklaşık beş kat daha fazladır.
Karanlık madde için kanıtlar
Karanlık madde fikrini destekleyen pek çok kanıt vardır, ancak açıklaması en kolay olanı galaksilerin dönüşünü içerir. Galaksiler uzayda milyarlarca yıldız içeren geniş yıldız koleksiyonlarıdır. Gezegenimizin içinde bulunduğu galaksi olan Samanyolu’nun 200 ila 400 milyar arasında yıldız içerdiği tahmin edilmektedir.
Galaksiler dönerler, yani yıldızlar galaktik merkezin etrafında, Güneş Sistemimizdeki gezegenlerin Güneş’in etrafında dönmesinden çok da farklı olmayan bir yörüngede dönerler. Her bir gezegen Güneş’e doğru çekilse de, hızı neredeyse dairesel bir yörüngede dönmesine neden olur. Hız ve yerçekimi birbirini dengeler, Güneş’ten daha uzakta olan gezegenler daha yakında olanlara göre daha yavaş hareket eder.
Galaksilerde de durum hemen hemen aynıdır ve fizik kanunları benzer tahminlerde bulunur, özellikle de galaktik merkezden uzak yıldızların merkeze yakın olanlara göre daha yavaş hareket ettiği. Ancak gökbilimciler galaksilerin dış mahallelerindeki yıldızların hızlarını ölçtüklerinde, tahmin edilenden daha hızlı hareket ettiklerini görürler. Eğer yerçekimi ve hareket yasaları doğruysa, bunun tek açıklaması fazladan, görünmeyen maddenin bu hızlı hareket eden yıldızların maruz kaldığı yerçekimini arttırıyor olmasıdır.
Karanlık madde tartışması
Ancak azınlıktaki bir grup bilim insanı karanlık madde hipotezini mantıksız bularak reddetmektedir. Bunun yerine, kabul edilen fizik yasalarının yanlış olduğuna inanıyorlar. Onlara göre, ya astronomik nesnelerin hareketini yöneten yasalar yanlıştır ya da yerçekimi teorimiz galaktik ölçeklerde çalışmamaktadır. Her iki varsayım için de bu araştırmacılar, fizik derslerinde öğretilenlerden farklı denklemlerle yönetilen bir dizi yeni fizik teorisi geliştirdiler.
Her iki kamp da – karanlık madde savunucuları ve değiştirilmiş fizik topluluğu – konumlarını desteklemek için farklı astronomik veri kümelerine işaret ediyor. Ve her iki grup da kendi varsayımlarını destekleyen ve diğerinin aleyhine olan gözlemlere işaret edebilir. Çoğu astronom karanlık madde fikrini benimserken, karanlık madde kampı için açıklaması son derece zor olan bir gözlem var: daha büyük olanları çevreleyen küçük galaksilerin dağılımı.
Bu küçük galaksilere “uydu galaksiler” denir. İki açıklama – karanlık madde ve değiştirilmiş fizik – uydu galaksilerin Samanyolu gibi galaksilerin etrafında nasıl dizilmesi gerektiği konusunda farklı tahminlerde bulunuyor. Geçtiğimiz yarım yüzyıl boyunca astronomlar gözlemlerin değiştirilmiş fizik kampını desteklediğini biliyorlardı.
Samanyolu spiral bir galaksidir, yani yaklaşık 100.000 ışık yılı genişliğinde ve 12.000 ışık yılı kalınlığında dönen bir diske benzer – esasen kozmik bir pizza tavası. Görünür yıldızların ve galaksilerin şekli budur. Ancak karanlık madde teorisine göre karanlık madde, merkezinde Samanyolu’nun yer aldığı, yaklaşık 700.000 ışık yılı genişliğinde büyük, küresel bir buluttur. Karanlık madde galaksi oluşumunda önemli olduğundan, karanlık madde teorisi Samanyolu’nun uydu galaksilerinin de onun etrafında küresel olarak dağılmış olması gerektiğini öne sürer.
Öte yandan, eğer karanlık madde gerçek değilse ve hızla dönen galaksiler için doğru açıklama fizik yasalarının değiştirilmesi gerektiğiyse, bilim insanları uydu galaksilerin Samanyolu’nun yörüngesinde kabaca Samanyolu ile aynı düzlemde dönmesi gerektiğini, yani aslında Samanyolu’nun uzantıları olması gerektiğini öngörmektedir. Gökbilimciler Samanyolu’nun bilinen 11 uydu galaksisinin konumunu ölçtüklerinde, bunların Samanyolu’nun düzleminde yer aldıklarını gördüler. Dahası, gözlemlenen konfigürasyon karanlık madde açısından çok olanaksızdır. Yani, bu modifiye yerçekimi kalabalığı için bir kazançtır.
Karanlık madde için bir başka kazanç
Nature Astronomy’de kısa süre önce yayınlanan makale, Gaia uydusu tarafından ölçülen son derece hassas verileri kullanarak bu gözlemi bir kez daha ele alıyor. Gaia bir milyara kadar yıldızın konumunu ve hareket yönünü ölçmek üzere tasarlandı ve Samanyolu’nun uydu galaksileri de çalışmaya dahil edildi.
Makalenin bulgularına göre, uydu galaksiler topluluğunun yörünge düzlemini belirlemek için kullanılan metodoloji, Samanyolu’nun merkezinden en uzak (yaklaşık 700.000 ila 800.000 ışık yılı) olan Leo 1 ve Leo 2 adlı iki uydu galaksiden büyük ölçüde etkilenmiştir. (Matematiksel metodoloji uydu galaksilerin etkisini uzaklıklarının karesine göre ağırlıklandırmıştır).
Her iki Leo galaksisi de şu anda yaklaşık olarak Samanyolu düzleminde yer almaktadır. Bununla birlikte, diğer, daha yakın uydu galaksiler, tamamen öyle olmasa da, daha küresel olarak dağılmıştır. Leo uyduları analizden çıkarılırsa, veriler artık değiştirilmiş fizik hipotezini güçlü bir şekilde desteklememektedir. Daha da önemlisi, Leo galaksilerinin hareketi Gaia uydusu tarafından ölçüldüğünde, yazarlar Samanyolu düzlemindeki konumlarının geçici olduğunu bulmuşlardır. Konumlarını bir milyar yıl geçmişe veya geleceğe yansıttıklarında (kozmolojik açıdan göz açıp kapayıncaya kadar), bu galaksiler artık galaktik düzlemde yer almamaktadır.
Başka bir deyişle, algoritmanın Leo uydu galaksilerine yaptığı aşırı vurgu ve galaktik düzlemdeki geçici hizalanmaları hesaba katıldığında, Samanyolu’nun uydu galaksilerine ilişkin gözlemler artık karanlık madde hipoteziyle tamamen uyumludur.
Kabul etmek gerekir ki, tek bir ölçüm tartışmaya kesin olarak karar vermek için yeterli değildir. Ancak, modifiye fiziği destekleyen ve karanlık maddeyi reddeden en güçlü veri örneklerinden birinin artık bir zamanlar sahip olduğu etkiye sahip olmadığı görülmektedir. Karanlık maddeye yönelik diğer verilerin verdiği geniş destek göz önüne alındığında, bu makale karanlık madde iddiasını güçlendirmiştir.
Kaynak: https://bigthink.com/hard-science/dark-matter-evidence/
Bu yazı Astrafizik.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı bigthink.com sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkılarda bulunulmuştur. Bu sebeple Astrafizik.com içerik izinlerine tabidir. Astrafizik.com referans gösterilmek koşuluyla 3. tarafların kullanımına izin verilmiştir.
