Tartışma yaratacak iddia: Karanlık madde diye bir şey olmayabilir

Sizce bütün görülebilir evren kaç kilo ağırlığında? Saçma bir soru gibi gelebilir ama bu sorunun cevabı kozmoloji, yani evrenbilim açısından kritik önemde.

Sorunun sorulmasının kökünde Albert Einstein’ın 1915’te ortaya attığı ve o yıldan bu yana belki onbinlerce kez doğrulanan Genel Görelilik Teorisi yatıyor. Evet onbinlerce kez doğrulanmış olmasına rağmen bu hala bir ‘teori’ çünkü, tam oturmayan bir şeyler var. Bunların başında da evrenin toplam ağırlığı ile teori arasındaki uyumsuzluk geliyor.

Genel Görelilik Teorisi, evreni hareket ettiren temel gücün kütle çekim kuvveti olduğunu söylüyor ve kütlesi olan her şeyin kütleçekim etkisi yarattığından hareket ediyor. O yüzden de evrenbilimciler, bir yandan evrendeki büyük hareketlere, mesela evrenin genişleme hızına vs bakarak toplam kütle gücünü hesaplıyor, bir yandan da bu kütle gücünü yaratacak büyüklükte kütle olması gerektiğini varsayıyor. Ama evrendeki kütleyi topladığınızda, evrende tanık olduğumuz kütle gücünü yaratacak kadar kütle ortaya çıkmıyor.

Hatta şöyle söyleyelim: Bizim evrende gördüğümüz toplam kütle miktarı, yarattığı kütle çekim gücüyle kıyaslandığında bunun ancak yüzde 5’ini oluşturuyor. Peki öyleyse bu geri kalan yüzde 95’lik kütle çekim gücünü oluşturan şey ne?

Evrenbilimciler bu esrarengiz yüzde 95’i açıklamak için iki teorik kavram geliştirdi: Karanlık enerji ve karanlık madde. Neden karanlık? Çünkü bildiğimiz hiçbir elektro manyetik radyasyonu yaymayan, dolayısıyla bizim için ‘karanlık’ bir madde ve enerji olduğunu, onun eksik kütle çekimini yarattığını öne sürdüler. Aynen bir denklemdeki bilinmeyene X denmesi gibi yani.

Onyıllardır bu gizemli karanlık enerji ve karanlık maddeyi arıyoruz ama henüz bulamadık. Bu konuda çok sayıda teori ve çok sayıda potansiyel ‘karanlık madde’ var ama henüz hiçbiri doğrulanmış değil.

Peki ya karanlık madde yoksa? İşte Kanada’daki Ottowa Üniversitesi’nden teorik fizikçi Rajendra Gupta’nın iddiası tam da bu.

Galaksilerin içindeki ve çevrelerindeki yerçekimsel etkilerinin incelenmesi sonucu “Kozmolojinin Standart Modeli” diye bir teoriye sahibiz. Genel kabul gören bu teoriye göre gördüğümüz ve dokunabildiğimiz somut maddeler evrendeki maddelerin yalnızca yüzde beşini oluşturuyor.

Sıradan madde, ışık ya da elektromanyetik alanla etkileşime girmeyen, bu nedenle de varlığı hakkında çok az şey bildiğimiz az önce anlattığımız teorik karanlık maddenin ise görebildiğimiz maddelerden beş kat fazla olduğuna, geri kalanının ise evrenin hızla genişlemesine yardım eden karanlık enerjiden oluştuğuna inanılıyor.

İnsanlık ne karanlık madde ne de karanlık enerji konusunda yeterince bilgi sahibi. Ama bilim insanları bu karanlıktan aydınlığa kavuşabilmemiz için birtakım adımlar atıyor. Örneğin geçen yıl karanlık madde ve karanlık enerjiyi araştırsın diye uzaya Euclid teleskobunu fırlattılar, ayrıca yeraltında da karanlık madde arama çalışmaları tam gaz devam ediyor.

Gupta’nın iddiasına geçmeden önce biraz evren ve son dönemlerde ortaya çıkan sorunlardan bahsedelim: Evrenin erken dönemlerinde madde yoğun haldeydi ve her şey küçük bir hacimde toplanmıştı. Ancak yaklaşık 13.7 milyar yıl kadar önce evrenin genişlemesi hızlanmaya başladı. Bu hızlanma nedeniyle uzaydaki alan da daha büyük bir hacme yayıldı. Yani her şeyin daha seyreldiği bir evrensel genişleme sürecinden geçildi.

Ne var ki çok yeni galaksilerin gözlemleri bir çelişkiyi ortaya çıkarıyor. Bu galaksiler incelendiğinde evrenin genişleme hızı da göz önüne alındığında kendilerinden beklenenden daha olgun göründükleri görülüyor. Bu da gökbilimcileri bir ikilemle karşı karşıya bırakıyor: Ya mevcut modellerdeki galaksilerin ve kara deliklerin evrimiyle ilgili bazı ayarlamalar yapılmalı ya da evrenin aslında düşündüğümüzden çok daha uzun süredir var olduğunu kabul etmeliyiz.

Gupta’nın önerisi ne?

Şimdi gelelim Gupta’nın Astrophysical Journal’da yayımlanan çalışmasına. Mevcut kozmolojik modeller, parçacıkların etkileşimlerini yöneten belli kuvvetlerin hep sabit kaldığını öneriyor. Gupta ise buna meydan okuyor ve çok uzun zaman aralıklarında uzayın genişlemesinin etkilerinin nasıl olabileceğini sorguluyor.

Gupta’nın modelinin özü doğanın gücünün kozmik zaman içinde azalması ve ışığın uzun mesafeler kat ederken enerji kaybetmesinde yatıyor. Bunu da şöyle anlatıyor: “Standart uzaybilimde evrenin hızla genişlemesinin karanlık enerjiden kaynaklandığı söylenir. Ama söz konusu olan karanlık enerji değil, evren genişledikçe doğanın gücünün zayıflamasıdır.” Gupta kendi modelini yakın galaksilerden gelen “kırmızıya kayma” gözlemleriyle de kıyaslamış. Burada kırmızıya kayma derken uzak galaksilerden gelen ışığın galaksiler uzaklaştıkça daha da kırmızılaşmasını kast ediyoruz.

Aslında Gupta’nın örnek olarak gösterdiği bu fikir yeni değil. 1920’lerin sonlarında İsviçreli fizikçi Fritz Zwicky de uzaktaki cisimlerin kırmızılaşmış ışığının kaybedilen enerjinin bir sonucu olup olmadığını merak etmişti. Bunu da uzayda uzun bir koşudan çıkmış maraton koşucularına benzetmişti. Şimdilerde bu kırmızı ışık, uzayın genişlemesinin ışık dalgalarını her taraftan çekiştirmesinden kaynaklandığı şeklinde kabul görüyor.

Gupta’nın yeni çalışmasında yaptığı şey evrenin ilk zamanlarındaki ses dalgalarının neden olduğu madde dağılımındaki dalgalanmaları ve kozmik mikrodalga arka plan olarak da bilinen eski şafak ışımasını analiz etmekti. Gupta’nın analizi kendi modelinin belli evrensel özelliklerle uyumlu olduğunu gösterdi. Ancak bu uyum ancak karanlık madde kavramından vazgeçersek mümkün olabilir.

Karanlık maddenin ve karanlık enerjinin kökenini açıklamaya gerek kalmaması, fiziği bazı açılardan daha da kolaylaştırabilir. Ama önce Gupta’nın modelinin soru yaratmaktansa soru çözüp çözmediğinin iyice anlaşılması gerekiyor.

Karanlık madde olmadan kütleçekimini açıklayan yeni teori