Karanlık Madde Nedir?

Karanlık madde, ışıkla etkileşim halinde olmadığı için doğrudan gözlemlenememektedir. Ancak, çevrelerinde yarattıkları etkiler sayesinde varlıkları anlaşılabilir. Şu anda evrende bulunan toplam madde miktarının yaklaşık %84’ünün karanlık madde olduğu tahmin edilmektedir. Karanlık maddeyi oluşturan parçacıkların niteliği, bilim dünyasında hala tartışma konusudur ve birçok araştırma grubu, karanlık madde parçacıklarını doğrudan veya dolaylı yöntemlerle belirlemeye çalışmaktadır.

Karanlık maddenin varlığına işaret eden birçok gözlemsel veri mevcuttur. Örneğin, gökadaların merkezleri etrafındaki dönme hızlarının, gökadanın merkezine olan mesafeye bağlı olarak değiştiği gözlemlenmektedir. Ancak, sadece ışıkla etkileşen madde miktarı hesaplanarak bu değişim açıklanamamaktadır. Bu duruma “kayıp kütle problemi” denilmektedir ve bu problemin sebebinin doğrudan gözlemlenemeyen karanlık madde parçacıkları olduğu düşünülmektedir. Yani, karanlık madde parçacıkları ışıkla etkileşim halinde olmadığından dolayı gözlemleyemediğimiz bir madde formudur.

Karanlık maddenin varlığına işaret eden diğer gözlemsel kanıtlar da mevcuttur. Bir örnek olarak, ışığın uzayda eğilmesi gösterilebilir. Genel görelilik kuramı, kütlelerin uzayı eğdiğini belirtir. Işığın uzayın eğriliğinden etkilenmesi, bazı gökcisimlerinin aslında olduğundan daha büyük görünmesine neden olabilir. Bu etkiye “kütleçekimsel mercekleme” adı verilir. Bu olgu sayesinde, bir sistemin içerdiği kütle miktarı sadece geometrisine bakılarak hesaplanabilir. Gökada kümeleri ile ilgili yapılan gözlemler de karanlık maddenin varlığına işaret etmektedir. Örneğin, Abell 2009 gökada kümesindeki karanlık madde miktarının Güneş’in kütlesinin 1014 katından daha fazla olduğu hesaplanmıştır. Bu ve diğer gözlemsel kanıtlar, karanlık maddenin evrendeki madde ve enerjinin önemli bir bileşeni olduğunu göstermektedir.

Karanlık maddenin niteliği konusunda hala araştırmalar ve tartışmalar devam etmektedir. Gözlemlerle sadece sıradan maddenin varlığına dayalı hesaplar arasındaki tutarsızlık, çok az ışık yaydığı için gözlemlenmesi zor olan sıradan maddelerden kaynaklanıyor olabilir. Ancak sıradan madde miktarı Büyük Patlama ile üretilebilecek bir üst sınıra sahiptir ve bu miktar, gözlemleri açıklamak için yeterli değildir. Newton’un ve Einstein’ın kütleçekim yasalarını değiştiren kuramlar da var olmasına rağmen, karanlık madde hipotezi fizikçiler arasında genel olarak kabul görür. Öne sürülen karanlık madde parçacıkları arasında, diğer parçacıklarla sadece kütleçekimi ve zayıf kuvvet aracılığıyla etkileşen parçacıklar ile aksionlar sayılabilir.

Karanlık madde parçacıklarını doğrudan gözlemlemek oldukça zor olduğu için araştırmacılar dolaylı yöntemlere de başvuruyorlar. Bunlar arasında, karanlık maddenin etkilerinin gözlemlendiği gökadaların hareketleri ve kütleçekimsel mercekleme gibi gözlemler yer alır. Ayrıca, karanlık madde parçacıklarının çarpışması sonucu oluşan kozmik ışınlar, karanlık madde parçacıklarının doğrudan gözlemlenmesi için bir fırsat sunabilir. Araştırmacılar, bu yöntemlerle karanlık madde parçacıklarının niteliklerini belirlemeye ve varlıklarını doğrulamaya çalışıyorlar.