Karanlık Enerji

Evren sırlarla dolu. Astronomide bir sır çözüldüğünde aslında ardından daha fazla soru işareti ile gelir. Karanlık enerji bunlardan yalnızca biri. Hakkında neredeyse hiçbir şey bilmiyoruz. Yine de araştırmaya ve öğrenmeye devam ediyoruz. Tek bir türü olmadığı düşünülen karanlık enerji, başka hangi şekillerde var olabiliyor, birlikte öğrenelim.

Etrafımızda var olduğunu bildiğimiz yani dokunup koklayabildiğimiz ve varlığını algılayabildiğimiz şeylere madde diyoruz. Bu maddeden evrenin her yerinde olduğunu da biliyoruz. Yıldızlar, gökcisimleri, gökadalar gibi maddeden oluştuğunu bildiğimiz çok şey var. İşte bunların tamamı evreni oluşturan malzemenin yalnızca %4 kadarı, madde.

Geri kalanını enerji ve formunu tam olarak bilmediğimiz bir başka madde türü oluşturuyor. Onun adı da karanlık madde. Evrenin karanlık madde tarafından yönetilen kısmı ise kabaca %30 civarında. Madde ile karanlık madde, bildiğimiz evrenin yaklaşık %35’ini ancak oluşturuyor. Peki ya geri kalanı?

“Karanlık” kelimesi astronomların, henüz bilinmeyen şeyleri ifade etme biçimi. Kara delikler, karanlık madde gibi. Evreni oluşturan %65’lik kısmı işte henüz bilmiyoruz. Bu nedenle onun da adı karanlık ile başlıyor. Karanlık enerji.

Bilim dünyasının bugüne kadar varlığından emin olup en az şey bildiği kavramların başında karanlık enerji geliyor. Gözlemsel ve deneysel sonuçlar bu enerjinin var olması gerektiğini söylüyor fakat henüz onu görebilmiş ya da gerçek anlamda ölçebilmiş değiliz. Yapabildiğimiz en iyi şey onun hakkında teoriler üretmek.

Karanlık maddenin ve enerjinin varlığını nasıl anladığımıza bir bakalım. Güneş Sistemi’nde gezegenler, Güneş’e yakın olma durumlarına göre yörüngelerinde daha hızlı ya da daha yavaş dolanırlar. Örneğin Merkür en yakın gezegen, Güneş etrafındaki bir tam turunu yaklaşık 88 günde tamamlarken en uzaktaki gezegen Neptün ise 164 yılda tamamlar. Bu kütle merkezi yani Güneş’e lan uzaklıklarından kaynaklanır. Bu durumun, dairesel yörüngedeki tüm cisimler için aynı olası bekleniyordu. Ta ki gökadaların dönme hızları hesaplanana kadar.

Bir gökada tıpkı Güneş Sistemi gibi kendi etrafında döner. Bu dönme hızının da merkezden uçlara doğru gidildikçe azalması beklenirdi. Fakat gözlemler gösteriyor ki merkeze yakın yıldızların dolanma süreleriyle uzakta bulunan yıldızların dolanma süreleri birbirine oldukça yakın. Bunun dışında başka hiçbir gözlemsel bulgu da yok. Yani görülebilen bir şey yok.

İşte tüm bunların sonucunda varılan yargı ise orada aslında bir şey ya da enerjinin var olduğu ve bu etkiyi yarattığı. Benzer şekilde evren genişliyor ve genişleme hızı daha uzaklara gittikçe artıyor. Bu iş öyle bir noktaya varıyor ki çok uzaktaki yıldızların, evrenin ilk zamanlarında sahip olduğu uzaklaşma hızı ışık hızından fazla olmalı. Soru işaretleri gittikçe artıyor.

Karanlık madde, evreni bir arada tutarken bir yandan kütleçekim etkisi ile içe doğru bir kuvvet uyguluyor. Karanlık enerji ise bunun tam tersini yapıyor gibi görünüyor. 2016 yılında Hubble uzay teleskobu bunu doğruladı. Evren tahmin edilenden daha hızlı şekilde genişliyor. Karanlık enerjinin dışa doğru bir itme kuvveti yaptığı fikri de buradan geliyor.

Diğer pek çok fizik alanında çalışan bilim insanlarına göre ise tek bir karanlık enerji türü yok. Bunu kanıtlayan henüz bir çalışma da yok fakat yine de diğer türlerin varlığı tartışılıyor. Karanlık enerjinin kaynağı olduğu düşünülen olaylardan bir tanesi boşlukta ortaya çıkan ve ardından kaybolan “sanal” parçacıkların geride bıraktığı enerji. Bu enerji, karanlık enerji olabilir. Kuantum mekaniğinde de farklı bir kaynak söz konusu. Skaler bir alanın evrenin her yerine etki ederek kozmolojik sabit adı verilen olguyu kopyaladığı düşünülüyor.

Kozmolojik sabit olgusunu şöyle duymuşsunuzdur. Ünlü fizikçi Albert Einstein, evrenin genişlediğini öğrendiğinde diğer herkes gibi büyük bir şok yaşadı. Einstein’ın yaşadığı şokun asıl nedeni ise bunu daha önceden tahmin edip sonra yok saymasıydı. Neticede kanıtlanmasının ardından bu konuda çalışmalara başladı ve karanlık maddenin içe doğru yaptığı çekim kuvvetini dengelemek adına, dışarı doğru bir “kozmolojik sabit” türetti. Böylece inandığı gibi evren statik olacaktı. Astronomide “lambda” adıyla bilinen bu sabitten bir süre sonra Einstein tekrar vazgeçti ve o ünlü sözü söyledi: “Hayatımın en büyük hatası”

Aslında öyle değildi ve ilerleyen yıllarda çalışmalara devam eden bilim insanları tekrar bu sabiti kullandılar ve tekrar kaldırdılar. Bu sabitin bu kadar dengesiz olması, onu yaratılmaya mecbur bırakan güçten geliyordu, karanlık enerji. Ne tam anlamıyla sıfır değerine sahip olabiliyor ne de yeterince büyük bir değere sahip oluyordu. Kararsız ve anlamsız. Tüm bu belirsizlikler günümüzde bizi, bu yazının yazılma nedenini araştırmaya getiriyor. Karanlık enerjinin farklı türleri olmalı ki farklı değerlere sahip bir kozmolojik sabit olabilsin.

Doğada dört temel kuvvet yer alır. Kütle çekimi, elektromanyetizma, zayıf nükleer kuvvet (etkileşim), güçlü nükleer kuvvet (etkileşim). Bu kuvvetlere ek olarak beşinci bir kuvvetin varlığından söz edilebilir. Evrende var olduğu düşünülen skaler alanı temsil ediyor olabilir. Bunun yanı sıra tek bir skaler alandan ziyade birden fazla kuantum alanına sahip evren modeli de mümkün görünüyor. Bu durumda genişleme ile sicim teorisi uyumlu hale gelebilir.

Karanlık enerjinin kaynağı olarak düşünülen bir diğer aday kendisi kadar teorik. Takyon adı verilen kuantum (atom altı) parçacıklar zamandan ve hızdan bağımsız hareket ediyor gibi görünüyor. Bunu oluşturan kuvvet karanlık enerjiyi de ortaya çıkarıyor olabilir.

Son olarak bir teori daha var. Her şeyin yanlış anlaşıldığı teorisi. Kısacası kütleçekim teorisi eğer gözden geçirilir ve düzeltilirse aslında karanlık enerjinin hiç var olmadığı ve bu etkilerin aslında birer hesap hatası olduğunu kabul edilebilir. Kim bilir, evren belki de bizim bildiğimiz gibi bir şey değildir.

Kaynak:

Robert Lea, Karanlık Enerjinin Farklı Türleri mi Var?, All About Space Türkiye, Şubat – Mart 2023.