Yaşar Özkan Hakkında

1932 yılında Nevşehir-Avonos’a bağlı Göynük köyünde doğdu.
İlkokulu köyünde tamamladıktan sonra, 1950 yılında Tophane Sanat Okulundan ve 1955 yılında da o zaman ki adıyla “İstanbul Teknik Okulu” şimdiki “Yıldız Teknik Üniversitesi” Makine Mühendisliği bölümünden mezun oldu.


ozkan@yasarozkan.com

 

1991 defa okundu.

Evrenin En Büyük Sırlarından Birisi Karanlık Madde

Geceleyin berrak bir havada gözümüzü gökyüzüne çevirdiğimizde, sayıları trilyonlarca olan yıldızları ve daha dikkatli baktığımızda ışıl ışıl parıldayan samanyolu galaksimizi görürüz. Ancak daha gördüklerimizin milyarlarca katı göremediğimiz yıldızlar ve galaksiler vardır. Biz bunları yaydıkları ışıkları nedeni ile fark ediyoruz. Çünkü bunların hepsi yoğun kütleli maddeden oluşan nesnelerdir. Yoğun kütlelerin basıncı nedeniyle meydana gelen füzyon olayı sonucu ortaya çıkan enerji, bunların ışın vermesini sağlar.

Birde bildiğimiz ve anladığımız manada madde sınıfına girmeyen yapılaşmalar var ki, biz bunları hiçbir zaman göremiyoruz. Garip olan şu ki; göremediğimiz bu nesneler kütle bakımından görebildiklerimizden çok daha büyüktür. Öyle ki, evrendeki toplam madde miktarının % 15’i görünebilen maddeler (yıldızlar, galaksiler, gezegenler), % 85’i de görünemeyen nesnelerdir. Göremediğimiz fakat var oldukları bilimsel olarak saptanmış olan bu nesnelere Karanlık Madde adı verilmiştir.

Karanlık Madde; yıldızlara enerji vererek ışımalarını sağlayan bir füzyon olayına sahip olmadığı için biz onları göremeyiz. Çünkü karanlık madde görünür bir ışık ve algılanabilir bir sinyal yayınlamaz, ışıldamaz ve kozmik gazların yayınladığı ışınımları emerek varlığını belli etmez. Dolayısı ile en gelişmiş teleskoplarla dahi gözlemlenemez. Fakat galaksimizin, diğer galaksilerin ve muhtemelen bütün evrenin Karanlık Maddeye gömülü olduğuna dair gök bilimciler pek çok kanıt bulmuşlardır. Evrenin Karanlık Maddeyle dolu olduğu yönünde hem kuramsal (teorik), hem de deneysel pek çok güçlü
kanıt vardır. Karanlık Madde evrenin geleceğini etkileyen en büyük baş oyuncusudur.

Nedir Bu Karanlık Madde?

Şuana kadar varlığı bilinen, fakat ne olduğu yapısının madde mi, anti madde mi olduğuna dair sırrı kesin olarak çözülmemiştir.Bazı din bilimcileri, evrenin esir (eter) tabir edilen bir tür enerji ile dolu olduğunu, ruh ve enerji bedenimizle bu esir deryası içinde yüzdüğümüzü söylerler. Onlara göre, esir ve Karanlık Madde aynı şey olabilir.

Karanlık Madde senaryolarına göre evren, küçük yapılardan büyük yapılara doğru birleşerek meydana gelmiştir. Önce Baryonik Madde dediğimiz; atomları, gezegenleri,yıldızları ve galaksileri oluşturan atom altı parçacıklar ailesi meydana çıkmış. Bu parçacıklar Baryonik Madde yığınları halinde birleşerek, yıldızları ve bebek galaksileri meydana getirmiştir. Bu oluşum esnasında bunların etrafını Karanlık Madde kabukları sarmıştır. Karanlık Madde kabukları ile sarılı yıldızlar gruplaşarak bebek galaksileri ve Karanlık Madde ihtiva eden bebek galaksiler de birleşerek irili ufaklı galaksileri, galaksi
kümelerini ve süper galaksileri ortaya çıkartmıştır.

Bütün bu oluşumlar ve oluşumlar arasındaki boşluklar içinde yaşadığımız evreni meydana getirmiştir. Şimdi evrendeki bu boşlukların Karanlık Madde ile dolu ve yıldızların, galaksilerin Karanlık Madde kabuğu ile sarılı olduğu tespit edilmiş bulunmaktadır. (Şekil-1)

Madde demeye dilim pek varmıyor. Çünkü bunun madde mi, anti madde mi, yoksa nasıl bir şey olduğu hakkında tartışmalar devam ediyor. Kesin bir tanım ortaya konmuş değil.

Karanlık Maddenin yapısı hakkında bilim adamları arasında farklı görüş ve tartışmalar vardır. Karanlık Maddenin nelerden ve hangi parçacıklardan oluştuğuna dair ileri sürülen iddialar aşağıda olduğu gibidir.

Wimp Parçacığı

Karanlık Maddeyi oluşturan başlıca aday, Wimp parçacığıdır. (Weakly Interacting Masif Particle.) Bu parçacık zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacık olarak bilinir. Ancak yapılan deneyler ve araştırmalara rağmen bu parçacıklar henüz gözlemlenememiştir.

Bu parçacıkların, evren kütlesinin % 22’sini oluşturduğu tahmin edilmektedir. Wimpler madde ile çok zayıf etkileşirler. Wimpler, en kuvveti zırhlardan bile geçebilirler. Bunların yakalanması fevkalade zordur. Bu nedenle de gözlemlenemiyorlar. Bu parçacıkların ne olduğunu ve yapılarını, dahası var olup olmadıklarını bile hiç kimse kesin olarak
bilmemektedir. Şimdilik teoriden ibarettir. Madde midir? Anti madde midir? Bilinmiyor.

Baryonik Parçacıklar

Diğer bir iddiaya göre, Karanlık Madde beyaz cüce ve siyah cüce gibi sönük yıldızlardan oluşmaktadır. Beyaz cüce, güneş tipi yıldızların nükleer yakıt stoklarının bitmesi sonucu oluşur. Bir yıldızın çekirdeğindeki hidrojen stoğu tükendiğinde, yıldızın merkezinde bulunan çekirdek bölgesinde yeteri kadar enerji üretilmediğinden, dış tabakaların ağırlığı ile çekirdek içe doğru büzüşmeye başlar. Yıldızın dış tabakaları ise, kütle çekim etkisi azaldığından çekirdek bölgesinden uzaklaşır. Yani yıldız şişer ve ilk hacminin onlarca katına kadar büyür. Yıldızın bu haline Kırmızı Dev denir.

Kırmızı Dev haline gelen yıldızda yeni nükleer tepkimeler oluşacak ortam meydana gelir. İçe doğru büzüşmüş olan merkezdeki helyum çekirdekleri Karbon ve Oksijen çekirdeklerine dönüşür. Bu şekilde son yakıtını da tüketen yıldızın, dış tabakaları soyularak merkezden kopar ve uzaya fırlatılır. Merkez ise, giderek daha da yoğunlaşarak belli bir zaman sonra soğur, rengini atar ve etkinliğini kaybeder. Yıldızın bu son hali beyaz cüce olarak tanımlanır. Güneşte dahil tüm yıldızların akıbeti budur. Beyaz cücelerin tamamen soğumuş haline siyah cüceler denir.

Karanlık Maddeyi oluşturan daha başka tezler de vardır. Fakat temelde bunlar baryonik (madde bazlı) veya baryonik olmayan diye iki grupta tartışılmaktadır. Fakat en büyük aday baryonik olmayan, yani madde sınıfına girmeyen Wimplerdir.

Gözle görülemeyen, teleskoplarla gözlemlenemeyen Karanlık Maddenin kütlesi, görünebilen galaksilerin, kütlesinin 5 -10 katı kadardır. Bu kadar yoğun olmasına rağmen görülemeyen bu madde gizemli madde olarak da ifade edilmektedir. Tabi işin içine gizem girince herkes bu maddeyi farklı şekilde yorumlamaktadır. Fizikçiler başka bir açıdan, din bilimcileri başka bir açıdan yorum getirmektedirler.

Bu Karanlık Madde olmazsa; yıldızlar olmaz, galaksiler oluşmaz, evren diye bir şey olmaz. Dolayısıyla Karanlık Madde yaptığı görevler bakımından bir kutsallık da içermektedir.

Karanlık Enerji

Einstein görelilik kuramına göre, madde ve enerji, birbiriyle iç içedir. Enerji maddeye, madde enerjiye dönüşebilmektedir.“Şimdiye kadar kozmik enerji dengesini tutturmak için açıklanamayan, görünmeyen, ne olduğu bilinmeyen bir Karanlık Madde faktörü ve karanlık bir etki vardır. Maddesel anlamda bu etki ne baryonik ne de baryonik olmayan maddesel bir kökenden gelmektedir. Bunun bilinmeyen türde enerji olduğu söylenmektedir. Bu görünmeyen,
tespit edilemeyen ve tüm evreni kapsayan bir enerjidir. Böyle bir enerji olmadan tüm gözlemleri açıklamak olası değildir. Evrenin bu önemli gizemine Karanlık Enerji denmektedir.”

Başlıca Özellikleri

  • Yoğunluğu sabittir. Bu nedenle de tüm uzaya düzgün bir şekilde yayılır.
  • Galaksi ve galaksi kümeleri gibi oluşumların meydana gelmesini sağlar.
  • Evrenin tüm enerji – madde yoğunluğunun % 70’ini oluşturur.
  • Yoğunluğu çok yüksek olmasına rağmen, kendisinden daha az yoğunlukta olan galaksilere kütle – çekim kuvveti uygulamaz.
  • Aksine itme kuvveti uygulayarak evrenin genişlemesine neden olur.
  • Eğer kütle – çekim kuvveti uygulasaydı, kütle – çekim kuvvetinin etkisi ile bütün maddesel kozmik yapılar, yıldızlar, galaksiler ve galaksi kümeleri oluşamazdı.
  • Evrenin ölçülen maddesel ve ışıma yoğunluğu ile kritik yoğunluk arasındaki farkı kapatır.
  • Yüksek yoğunluğuna rağmen, çekme kuvveti yerine itme kuvveti uygulaması evrenin genişleme nedenini açıklar.
  • Pozitif enerji yoğunluğu ve negatif basınç özelliğine sahiptir. Eğer bu özellik olmasaydı evren genişlemezdi.
  • Pozitif basınç kütlelerin çektiği bir kuvveti yani kütle – çekim kuvvetini, negatif basınç (şişirilmiş bir balonun havasının dışarı bırakılması gibi) ise kütleler arasında bir itme kuvvetini yani kütle - itim kuvvetini doğurur.
  • Karanlık Maddenin oluşturduğu kütle – itim kuvveti, kütle çekim kuvvetinden büyük olduğu sürece evren artan hızla genişler.
  • Karanlık enerji miktarının en alt limitinde bile negatif basınç, kütle – çekim kuvvetinden daha büyük bir kütle – itim kuvveti yaratır.
  • Karanlık enerji evrenin özü olarak kabul edilmiştir.
  • Özü kelimesi ise, sonsuza kadar değişmeyen, bozulmayan göksel ve Tanrısal nesneleri meydana getiren beşinci bir element olarak tarif edilmiştir. Diğer dört element; ateş, toprak, hava ve su değişmesine rağmen öz değişmeyen elementtir.
  • “Dartmonth Kollejden Robert R. Caldwell, Mare Kamionkowski, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsünden Nevin N. Weinberg’in 2003 yılında yayınladıkları makalede evrenin artan ivmelerle genişlemesine neden olan karanlık enerjinin aslında bir hayalet enerjisi olabileceğini ileri sürdüler.” Bunu da hesaplamayla gösterdiler.
  • “Çeşitli modellere göre, Karanlık Madde ve karanlık enerjinin bir paranın iki yüzü gibi, aynı özün iki farklı görünümü olduğu ileri sürülür.”

Sonuçta buraya kadar özetlenen süper genişleme, Karanlık Madde ve karanlık enerji senaryolarının doğruluğunu, şimdiye kadar elde edilen gözlem sonuçları, teoriler, devasa kozmik oluşumlar desteklemektedir. Yürünen bu yolda kimsenin itirazı yoktur.

Ancak bu enerjinin bileşenleri hakkında kimse ciddi bir bilgiye sahip değildir.

Evrenin Kaderi

Şimdiki teorilere ve tespitlere göre, artan bir ivmelenme ve büyük bir hızla genişlemeye devam eden evrenimizin durumu nedir? Sonuçta bu evrenin genişlemesi durup sabit mi kalacak, genişleme sonsuza kadar devam mı edecek? Yoksa bir zaman sonra genişleme durup evren tekrar büzüşmeye başlayıp çökecek mi? Bunlara bir göz atalım.

Başlangıçtan Bu Yana Evrenin Yapısı ve Mevcut Hali

Adına Big-Bang (büyük patlama) dediğimiz aslında patlama değil, bir genişleme diyeceğimiz olayla madde bugünkü haliyle fışkırmamıştır. Uzay – zaman ve madde bu büyük patlamayla ortaya çıkmamıştır. Büyük patlamadan önce bizim algıladığımız anlamda ne uzay, ne zaman, ne de madde yoktur. Bunların hepsi büyük patlamadan sonra ortaya çıkmıştır. Büyük patlama anında ve patlamadan hemen sonra hangi fizik kanunlarının geçerli olduğu bilinmemektedir. Ancak patlamadan sonra saniyenin çok küçük kesirlerinden itibaren (10-43 saniyeden sonra) evrende olan biten fizik yasaları ile açıklanabilmektedir.

Evren, genişleme sürecinin ilk döneminde 10-35 saniye ile 10-6 saniye arasında hızla soğumuştur. Bu esnada sıcaklık 1027 kelvinden 1013 kelvine düşmüştür. (1 Kelvin= 272,5 ºC) Evren kısa dönem sürecinde ve bu sıcaklıklarda yüksek enerjili ışımalardan ibarettir.

Bilindiği üzere, E= m.c2 formülüne göre, yüksek enerjili ışımalar madde - anti madde çiftine dönüşür. Parçacıklar ve anti parçacıklar karşılıklı olarak etkileştiklerinde veya çarpıştıklarında parçacık çifti yok olur ve tekrar ışınıma (enerjiye dönüşür. Bu enerjiden de yeni parçacıklar yaratılır. Madde ve ışınım (enerji) arasındaki sürüp giden bu dönüşüm, madde ve ışınım (enerji) arasındaki termal denge kurulana kadar sürer.

Kütlesi olan parçacıkların ve kütlesiz anti parçacık çiftlerinin yaratılabilmesi için evrenin o esnadaki sıcaklığının belli bir eşik değeri aşması gerekir. Bu da evrenin genişlemesi ile olur. Evren genişledikçe soğur, soğuyunca ışıma enerjileri yani o esnada evreni oluşturan Fotonların enerjisi eşik değerin altına düşünce enerji maddeye dönüşür. Yani sıcaklık 1013 kelvinin altına düşünce proton ve nötronlar oluşmaya başlar. Bu esnada önce kuarklar ortaya çıkar, üçlü gruplar halinde birleşerek proton ve nötronları meydana getirirler.                                                                                                                                                                      

Kuark ve anti kuark çiftleri ise, mezonları ortaya çıkarır. Maddeyi oluşturan atom altı parçacıklara Baryon denir. Evrenin bu ilk döneminde bu baryon ve anti baryon parçacıkların büyük çoğunluğu sürekli çarpışarak kütlelerini kaybedip ışımaya (enerjiye) yani fotona dönüşürler. Bu nedenle evrenin bu döneminde enerji maddeye baskın durumda olup, enerji miktarı maddeden, yani anti madde, maddeden çok çok fazladır. Bu çarpışma ve maddenin enerjiye, enerjinin maddeye dönüşmesi işlemi sürekli tekrarlanır. Ta ki enerji miktarı (foton sayısı) ile baryonik madde parçacık sayıları arasında bir denge oluşana kadar. Patlamadan birkaç saniye sonra sıcaklık eşik enerjisi olan 5 milyar kelvin derecesine indiğinde elektronlar ayakta kalmayı becerir. Bu noktadan sonra elektronlar, baryon ve notrinolarla birlikte maddesel varlıklarını sürdürmeye başlarlar. Bu andan itibaren maddesel parçacıklar arasında etkileşim başlar. Protonlar nötronlara, nötronlar protonlara dönüşür. Nötron kütlesi proton kütlesinden çok az miktarda fazla olduğundan, meydana gelebilmesi için daha fazla enerji gerektirir. Bu nedenle evren soğuyup genişledikçe, nötrondan daha fazla proton oluşur. Sıcaklık 1 milyon kelvin derecesine düştüğünde her bir nötrona karşılık 7 proton yaratılmış olur. Evrenin bu sıcaklığından itibaren (1 milyon kelvinden) oluşmaya başlamış ve serbest kalmış olan proton ve nötronlar bir araya gelerek atom çekirdeği oluşturmaya başlarlar.

İlk oluşturulan çekirdek deteryum çekirdeği denen 1 proton + 1 nötrondan oluşan Hidrojen Çekirdeğidir. Hemen arkasından 2 proton + 1 nötrondan ibare Helyum-3 çekirdeği ve arkasından Helyum-4 çekirdeği oluşur. Artık ağır elementler oluşmaya başlamıştır.

Büyük patlamadan 300 - 400 saniye sonra evren genişledikçe, soğuyan madde ve ışınımlardan meydana gelen bir çorba halini alır. Genişleme sürdükçe evrenin kütlesi azalır. Yüksek hızlarda hareket eden elektronlar ve çekirdekler ile çarpışan fotonların hareket alanı daralır. Bu esnada çekirdekler elektronları yakalayıp atom haline gelseler bile, halen fotonlar elektronları atomik yörüngelerden koparacak güçtedir.

Bu sırada fotonlar elektronları yörüngelerinden söküp atınca, elektronlar iyonize olurlar. Başlangıçtan 380.000 yıl sonra, sıcaklık 3.000 kelvin derecesine düşer. Bu sıcaklıkta artık fotonlar elektronları yörüngelerinden söküp iyonize edecek güce sahip olmadığından atom çekirdekleri, evrende serbest dolaşan elektronları yakalayarak çeşitli elementlerin atomlarını oluşturmaya başlarlar. Bu dönem tüm gök cisimlerinin tohumlarının kozmik tarlaya atıldığı dönem olarak kabul edilir.

Çevresindekilerden kütlesel yoğunluğu daha büyük olan bölgeler, civarındaki maddesel parçacıkları, sahip oldukları daha büyük kütle - çekim kuvveti ile kendilerine çekerler. Böylece mevcut olan ortalama yoğunluğun üstüne çıkarlar. Bu yoğunluk artışı bir süre sonra durur ve sistem kendine özgü bir yapılaşma sürecine girer. Bu yoğun kütlesel oluşumlar sonucu yıldızlar meydana gelir. Yıldızlar, kütlesel farklarının etkisiyle birleşerek bebek galaksileri meydana getirirler.

Oluşan ilk bebek galaksiler de ard arda gelen çarpışmalarla birleşerek ve diğer kütlesel oluşumları da kendilerine çekerek büyürler ve bugünkü dev galaksileri oluştururlar. Zaman ilerledikçe yıldız ve galaksiler evrende yer almayı sürdürürler. Büyük galaksiler, küçük galaksileri yutarak büyürler ve bir araya gelerek galaksi kümelerini ve daha da çoğu süper kümeleri oluştururlar. Aralarında hiçbir galaksi bulunmayan büyük boşluklarla çevrili çok büyük boyutlarda kozmik duvarlar meydana getirirler. Şimdiki evrenin hali bu

Bundan Sonra Evrende Neler Olabilir?
Önümüzde muhtelif sorular var. Evrenin kozmik geleceği nasıl bir şekil alacak? Evrenin genişlemesi nereye kadar sürecek? Yoksa genişleme bir yerde durup sabit mi kalacak? Yahut da bir zaman sonra evrenin genişlemesi durup tersine geriye doğru bir büzülme başlayıp evren tekrar Bing-Bang anına mı dönecek? Sorular böylece uzayıp gidiyor.

Kozmosu (evreni) meydana getiren sadece madde ve ışıma (enerji) ise, evrenin genişlemeyi sürdürüp sürdüremeyeceği bu ikilinin ortalama yoğunluğuna bağlı olacaktır. Ortalama yoğunluk, tüm evren göz önüne alınarak hesaplanır. Hesaplanan bu ortalama yoğunluğun kritik yoğunluktan büyük veya küçük olmasına bağlı olarak evren şekil alır.
Eğer ortalama yoğunluk, kritik yoğunluktan büyük ise, evren kapalı evrendir.

Bunun anlamı ise, kütle - çekim kuvvetinin etkisi ile evrenin genişlemesi zamanla yavaşlayacak, duracak ve sonunda büzülerek, büyük çöküntü hali denen olay ile kendi üstüne çökecektir. Yani ilk Bing-Bang durumuna dönecektir.(Şekil-3)

Ortalama yoğunluk, kritik yoğunluktan küçük ise, buna açık evren denir. Bu durumda evrenin genişlemesi kararlı bir hız durumuna düşene kadar devam edecektir. Sonra evren sabit bir hızla sonsuza kadar genişleyecektir. (Şekil-4)

Ortalama yoğunluk, kritik yoğunluğa eşit ise, bu evren düzlemseldir. Buna düz veya tabaka evren modeli denir. Bu evren, kapalı ve açık evren arasında bir sınır konumundadır. Genişlemesini sonsuza kadar sürdürür. (Şekil-5)

 

Kapalı evren (Şekil-3)'de görüldüğü gibi bir balon şeklinde olup, pozitif eğrilere sahiptir. (Şekil-4)'deki açık evrenin uzay geometrisi, bir eğer yüzeyinde olduğu gibi negatif eğrilere sahiptir. (Şekil-5)'deki düz evren ise, eğrilik sıfır olup, evreni içine alan uzay büyük bir masa gibi dümdüzdür ve düz çizgilerle ifade edilir. Evrenin kritik yoğunluğunun değeri Hubble Sabitine göre hesaplanır.

Eğer Hubble Sabiti 70km/san/Mpc (Mpc=Mega Persak=3,26 milyon ışık yılı) alınırsa kritik yoğunluk 10-26 kg/m³ olarak bulunur. Yani evrenin 1m³ hacmi 10-26 kg ağırlığındadır. O kadar küçük bir rakam ki, atmosferimizin yoğunluğunun 100 trilyon x 100 trilyon da biridir.

Bu kritik yoğunluk, ortalama olarak her metreküp uzay içinde 5 - 6 adet hidrojen atomuna tekabül eder. Ortalama yoğunluk, evrendeki madde + ışınım enerjisinin ortalaması demektir. Ortalama yoğunluğun, kritik yoğunluğa bölümü genellikle omega harfi (Ω) ile gösterilir.

Yukarıdaki açıklamaları Ω birimi ile ifade edersek;
Ω = Ortalama yoğunluk / Kritik yoğunluk
Ω ˃1 ise evren kapalı evrendir.
Ω˂ 1 ise evren açık evrendir.
Ω= 1 ise evren düz olur.

1998'de iki bağımsız grubun süpernovaların yaydığı ışımalarla ile ilgili yaptıkları denemelerden elde ettikleri sonuçlarla yapılan hesaplamalara göre, evrendeki ortalama madde yoğunluğu oranı, Ωm=0,3 olarak hesaplandı. Bu da gösteriyor ki, evren genişlemekte ve genişlemeye devam etmektedir.

2012-07-10
Bu yazı 15573 kere okunmuştur.

YasarYasar

Merhaba, Evrenin Karanlık Yüzü, Iain Nicolson, Arkadaş Yayınları 2011

selçuk

Hocam merhabalr. Yazınız için kullandığınız kaynağı ya da kaynakları yazabilir misiniz?

Adınız :
Yorumunuz :
 *