Astronomiya · Fizika · maraqlı

Qaranlıq maddə nədir?

Haqqında bir çox araşdırmanın olduğu və müasir fizikanı maraqlandıran mövzuların arasında ən başda duranlardan biri də qaranlıq maddə məsələsidir, tam olaraq nə olduğu hələ də məlum deyildir. Bu səbəblə olduqca maraq göstərilən mövzular arasında bəlkə də ən başda olanıdır; yalnız mövzuya maraqlı şəxslərin deyil,  çox müxtəlif sahələrdən bir çox elm adamının üzərində var gücü ilə çalışdığı mövzulardan biridir. Bu səbəblə haqqında bir çox yazılar vardır. Bu mövzu haqqında ortalıqda yanlış məlumatlar da az deyil. Bu yazıda qaranlıq maddənin nə olub, nə olmadığına, haradan belə bir şey olduğu qənaətinə gəldiyimizə, var olmadığını düşünənlərin nəyə əsaslanaraq bunu söylədiyinə yer verərək, ağıllardakı sual işarələrini, sadə izahatlarla aradan qaldırmağa çalışacağıq.

Qaranlıq Maddə Fikri Haradan Ortaya Çıxdı?

Qaranlıq maddə fikri 1933-ci ildə İsveçrəli astronom Fritz Zwicky’nin etdiyi bir müşahidə nəticəsində ortaya çıxmışdır. * Kainatda qalaktikalar, cazibə sayəsində(gravitationally) interaktiv bir arada dayanaraq qalaktika çoxluqlarını yaradır və bu qalaktika çoxluqları də bir araya gələrək daha böyük super çoxluqları meydana gətirir. Zwicky, Coma qalaktikalar toplusunun içərisindəki qalaktikaların hərəkətlərini araşdırır. Araşdırması nəticəsində qalaktikaların olduqca sürətli hərəkət etdiyini görür. Bildiyimiz kimi, əgər çox sürətli bir şəkildə fırlanma hərəkəti etsəniz, hiss edəcəyiniz mərkəzdənqaçma təsiri də o qədər çox olar. Elə ki, bu təsir səbəbiylə çölə doğru sovrularaq sistemi tərk edə bilərsiniz. Bu səbəbdən ilk ağla gələn, müşahidəsini etdiyi qalaktikaların, bir şəkildə oradan keçdiyini ya da bir-birləriylə yaxınlaşması səbəbiylə çölə doğru atıldıqaları ola bilər. Lakin Zwicky bu vəziyyəti araşdırır və bu qalaktikaların təsadüfi hərəkət etmədiyini, çoxluq içərisində müəyyən bir orbit hərəkəti etdiklərini müəyyən edir. Yəni qalaktikalar çoxluğu nə dağılır, nə də çökür. Buraya qədər olanlar, yalnız üzdən qeyri-adi kimi görünür. Qalaktikanın  parlaqlığından o qalaktikanın təqribi kütləsini təxmin etmək mümkündür. Çünki qalaktikanı işıqlandıran mexanizmləri bilirik, bunların ən başında ulduzlar gəlir. Bu bir təxmin olduğundan, əlbəttə, müəyyən qədər xətalar yolveriləndir, lakin yenə də həddindən artıq zəif, yalnış nəticələr olması gözlənilməyən bir şeydir. Qalaktikanın istiliyi ulduzlardan və oradakı qaz və tozdan gəlirsə, istiliyi ölçərək ulduz sayını aşağı yuxarı təxmin edə bilərik. Bunu etdikdən sonra Zwicky, ikinci bir üsul olaraq, toplu üzərində Virial qaydasını istifadə edərək toplunun ümumi kütləsini hesablayır. Çünki əgər sistem tarazlıqdaydısa, nə çökür nə də dağılırdısa, mərkəzdənqaçma qüvvəsi ilə  cazibə qüvvəsi tarazlıqda olmalıdır. Zwicky, hesablamaları nəticəsində alınan qiymət qalaktika toplusunun kütləsini gözlənilən dəyərdən 400 dəfə çox gəlir. Bu vəziyyət təxminən ölçdüyünüz dəyərdəki ulduz sayını artıraraq açıqlanacaq bir dəyər deyil. Bu səbəbdən bu vəziyyətə başqa bir şərh gətirmək lazımdır. Bu nöqtədə ilk ağla gələn, orada müşahidəsi mümkün olmayan (qaranlıq) bir maddə olduğu. Çünki kütlə təxminimiz, işıq saçan cisimlər üstündə gedir, bu səbəbdən bu maddədə işıq şüalanması getmir demək. Bənzər bir müşahidə nəticəsini də 1936-ci ildə Sinclair Smith, Virgo qrupunun üzərində araşdırma apararaq tapır. Qrupdakı elementlərin sürət paylaşımlarını araşdırdığında, orada işıqlanan maddədən daha çox miqdarda maddə olması gərəkirdi. Lakin bu maddə miqdarı, bildiyimiz göy cisimləri (planetlər, soyuq ulduzlar, qara dəliklər və s.) ilə açıqlanmır, çünki miqdar lap çoxdur. Iki fərqli qrup üzərində eyni nəticələrin çıxmış olması, orada işıq şüalandırmayan (qaranlıq) bir maddə fikrini dəstəkləməyə əsas verir. Çünki tək bir qrup üzərində edilən müşahidə, bəlkə də müstəsna bir vəziyyət idi, bəlkə də Zwicky’nin etdiyi bir səhv var idi. Lakin Smithin də eyni nəticələri alması, bu fikri gücləndirməyə başlayır.

Qaranlıq Maddə Fikrinə Alternativ Bir Müşahidə Dəstəyinin Zwicky və Smithin etdiyi, qrup elementlərinin hərəkəti müşahidəsindən sonra, Horace Babcock 1939-cu ildə Andromeda qalaktikasının dönmə əyrisi üzərində maraqlı bir vəziyyətin fərqinə varır. Spiral qalaktikalar spiral dairələrə bənzər. Belə bir qalaktikada olan ulduzlar və digər görülə bilən vəsaitlər əksəriyyətlə bir müstəvi üzərində olarkən, spiral qalaktikalardakı kütlənin böyük qisimi, universal dönmə əyrisi anlayışıyla göstərildiyi kimi görünür.Mövcud fizika məlumatımızla, spiralvari bir qalaktika olan Andromedanın dönmə əyrisini nəzəri olaraq təxmin edə bilirik (əlbəttə onun kütləsini təxmin edərək). Burada təxmin deyirik, lakin bu təxminlərin xəta silsiləsi də hadisəyə daxil edilir, yəni təxmindən kənar bu olması gözlənilən həqiqət deyə bilərik. Yalnız birbaşa ölçemədiyimiz üçün təxmin deyirik. Babcock görür ki Andromedanın xarici bölgələri olduqca sürətli dönür. Andromeda dağılıb parçalanmadığına görə, xarici bölgələrin bu qədər sürətli dönərək qalaktikanın tək bir parça olaraq qalması vəziyyəti, ancaq orada onu tutan əlavə kütlə çəkimi varsa mümkündür. Bu da orada, görülə bilməyən qaranlıq bir maddənin ola biləcəyi fikrini dəstəkləyir. Eyni metodla aparılan iki fərqli ölçmə, bir fikrə işarə edirdi. İndi isə tamamilə alternativ bir metod da eyni fikri dəstəklədiyi görünür.

Bu vəziyyət səhv etmədiyimizi və həqiqətən orada bir şey olma ehtimalının çox olduğuna işarə edir. Əslində günümüzdəki daha yaxşı ölçmələr sayəsində bilirik ki, Zwickynin tapdığı 400 qat artıq dəyər, günümüzdəki ölçmələr orada 50 dəfə çox material olduğuna işarə edir. Yəni günümüzün məlumatını istifadə edərək, texnoloji sərhədləri aşsaq, müşahidələr hələ əsaslıdır. 1975-ci ildə Morton Roberts və Robert Whitehurts 1970-ci ildə Vera Rubin və Kent Ford tərəfindən aparılan daha ətraflı Andromeda müşahidələrini araşdıraraq, Andromedanın xarici bölgələrində artıqdan 200 dəfə çox görülə bilməyən maddə olduğu qənaətinə gəlirlər. Maraqlı bir şəkildə Roberts və Whitehurts 1933-ci ildə Zwickynin və 1936-ci ildə Smithin təqiqatlarında xəbərsizdirlər  kimi görünürdülər (hər hansı bir istinad etməmişlər).

Qaranlıq Maddəni Klassik Metodlarla Tapmaq

Kainatın hər tərəfində olan və bizləri təşkil edən elementləri təsbit etmək əslində olduqca asandır. Bunların müəyyən bir işıq saçmalarına ya da bu işığı əks etdirmələrinə ehtiyac olmadan da bu qaranlıq, soyuq elementləri görə bilərsiniz. Buna imkan təmin edən şey, atomların nüvələri ətrafında dolanan elektronlardır. Fərz edək ki, mühitdə olduqca soyuq bir hidrogen buludu var. Ətrafında da onu aydınlada biləcək heç bir şey yoxdur, özü də soyuq olduğu üçün olduqca sönükdür. Bu səbəbdən qaranlıq bir quruluşa sahib olacaq. Belə bir şeyi qaranlıq maddə ilə qarışdıra  bilərikmi? Bu o qədər də mümkün deyil. Çünki belə bir mühit, içərisindən keçən bir fotonla qarşılıqlı təsirdə olar. Yəni arxa plandan gələn işıq, o mühitin içərisindən keçərkən, mühitdəki elektronları bir üst enerji səviyyəsinə çıxararkən bir miqdar enerji itirirlər. Bu enerji itkisini, göy cisminin tayfını (spektrumunun) alsaq çox asanlıqla görə bilərik. Hətta soğurulmanın tipini araşdıraraq, oradakı mühit haqqında ciddi mənada ətraflı məlumatlara çata bilirik. Lakin qaranlıq maddə olduğunu düşündüyümüz mühitdə belə bir təsir görmürük. Yəni orada olan şey hər nə isə, elektromaqnit bir qarlılıqlı təsirə girmir. İndiki vaxtda Qaranlıq Maddə aradan keçən az qala bir əsrlik müddət ərzində, inkişaf edən texnologiya və müşahidə texnikaları sayəsində bu müşahidələr daha da incələndi. İndiki vaxtda artıq kainatdakı qaranlıq maddə miqdarının, normal (baryonik) maddə miqdarına olan nisbətini belə dəqiq bir şəkildə ölçə bilirik. Bunu ölçməyə imkan verən metodlardan biri də, az qala hər kəsin adını bildiyi kosmik mikrodalğa arxa plan şüalanması üzərində etdiyimiz analizlərdir. Eyni zamanda qalaktika çoxluqlarının, sahib olduqları həddindən artıq miqdardakı kütlə səbəbiylə kosmos-zamanı bükmədən, bir lupa təsiri yaradır. Bu sayədə arxa planında qalan qalaktikalar böyüdülmüş ya da görünüşləri pozulmuş bir şəkildə bir neçə yerdə eyni anda görünə bilər (eynilə bir stəkanın bir obyektin önünə keçdiyində olduğu kimi). Bunun kimi müxtəlif metodlardan etdiyimiz müşahidələr tək bir şeyə işarə edir: Bu vəziyyəti əlimizdəki fizika qanunlarıyla uyğun bir şəkildə açıqlamaq üçün, açıq bir şəkildə orada daha çox miqdarda maddə olmalıdır. Ya da! Açıq bir şəkildə ümumi nisbilik yoxdur. Xatırlayın, fərziyyəmiz mərkəzdənqaçmanı tarazlayan bir kütlə çəkimdir. Kütlə çəkiminin daha çox olması lazım olduğunu söyləyirik, bunu etmənin praktikada iki yolu vardır; ya daha çox maddə əlavə etməlisiniz, ya da cazibə funksiyasını dəyişdirərsiniz. Artıq Einşteyin sayəsində əslində  cazibə deyə bir şey olmadığını, bu vəziyyətin maddənin kosmos-zamanı pozması olduğunu bilirik. Yəni etməmiz lazım olan iki şey vardır; ya qaranlıq maddəni tapacağıq ya da Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin əskikliyi, onu dəyişdirərək  aradan qaldıracağıq. Əslində baxsanız ikinci variant indiki vaxtda edilmiş vəziyyətdədir. İndiki vaxtda qaranlıq made və qaranlıq enerji ehtiyacını aradan qaldırmaq üçün, ümumi nisbilik üzərində dəyişiklik edərək bu problemi həll edən bəzi nəzəriyyələr mövcuddur. Lakin bunların, müşahidələrlə dəstəklənməsi lazımdır və təəssüf ki, bu müşahidələrin bir çoxunu hələ edə biləcəyi texnologiyaya (daha doğrusu investisiya) sahib deyilik. Kosmoloqlar problemi bu şəkildə həll etməyə çalışarkən, bir tərəfdən da zərrəcik fizikləri qaranlıq maddə mövzu ola biləcək hissəciklər axtarır. Edilən işlər, simülasiyalar ola biləcək bəzi vəziyyətlər göstərsə də hələ dəqiq bir şey aşkarlanmamışdır. Xülasə, elm dünyası bu anda corab söküyünün ucunda ola bilər, yalnız o corab bir cür sökülə bilmir.

Kosmoloqlar haqlı çıxacaq yoxsa zərrəcik fizikləri?

Bu problemin cavabı, qaranlıq maddənin gerçəkdə nə olduğu sualında gizli görünür. Açığı, mövzu haqqında çox fikrimiz olsa da, nə olduğu haqqında tam olaraq hələ bir fikrimiz yoxdur. Hər nə olursa olsun bu vəziyyət, iki tərəfdən birinin boş yerə məşğul olduğu mənasını vermir. Elm doğru olanı tapmaq qədər, doğru olmayanları tapmaqla da maraqlanar. Qaldı ki bu sırada, digər mövzulara da qatqı təmin edəcək bir çox kəşfdə də iştirakınız ola bilər. Lakin bəzi elm adamları, bu iki sahədən, sırf bu səbəblə uzaq durmaqdadır. Çünki digər sahələr qədər ortaya bir məhsul təqdim etmə imkanınız yoxdur. Bəzən illərcə bir mövzu üzərində çalışırsınız, başlanğıcda çox məqbul görünür, lakin əldə etdiyiniz nəticə o qədər mənasızdır ki, bütün səylər hədər gedər. Lakin doğru cavabın da, bir o qədər qiymətli olduğu açıqdır. Ona görə bu nəhəng maraq duyğusu, bu sahə ilə məşğul olanları motivasiya edir. Şübhəsiz ki, doğru cavabı tapacaq kəslər, tarixə keçəcəklər. Bəlkə də çoxdan tapıldı və yalnız təsdiqlənmə gözləyir, kim bilir, zamanla görəcəyik!

Qeyd: Əslində daha Zwicky’dən əvvəl də bu mövzularla əlaqəli ola biləcək nəşrlər var, lakin ən dəqiq başlanğıc olaraq Zwicky uyğun görülmüşdür.

Mənbə:

1. Zwicky, F. (2009). Republication of: The redshift of extragalactic nebulae. General Relativity and Gravitation, 41(1), 207–224. https://doi.org/10.1007/s10714-008-0707-4
2. Smith, S. (1936). The Mass of the Virgo Cluster. The Astrophysical Journal, 83, 23.
3. Babcock, H. W. (1939). The rotation of the Andromeda Nebula. Lick Observatory Bulletin, 19, 41–51. https://doi.org/10.5479/ADS/bib/1939LicOB.19.41B
4. Rubin, V. C., & Ford, W. K. J. (1970). Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions. The Astrophysical Journal, 159, 379. https://doi.org/10.1086/150317
5. Roberts, M. S., & Whitehurst, R. N. (1975). The Rotation Curve and Geometry of M31 at Large Galactocentric Distances. The Astrophysical Journal, 201, 327–346.
6. van den Bergh, S. (1999). The Early History of Dark Matter. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 111(760), 657–660. https://doi.org/10.1086/316369

https://bilimfili.com/karanlik-madde-nedir/

Ögetay Kayalı, Rasyonalist.org “Karanlık Madde Gerçekte Nedir?”

Bir cavab yazın

Sistemə daxil olmaq üçün məlumatlarınızı daxil edin və ya ikonlardan birinə tıklayın:

WordPress.com Loqosu

WordPress.com hesabınızdan istifadə edərək şərh edirsinz. Çıxış /  Dəyişdir )

Google foto

Google hesabınızdan istifadə edərək şərh edirsinz. Çıxış /  Dəyişdir )

Twitter rəsmi

Twitter hesabınızdan istifadə edərək şərh edirsinz. Çıxış /  Dəyişdir )

Facebook fotosu

Facebook hesabınızdan istifadə edərək şərh edirsinz. Çıxış /  Dəyişdir )

%s qoşulma