Karanlık Madde
Karanlık madde, ışık yaymayan ancak yerçekimi aracılığıyla kendini gösteren, evrendeki maddenin çoğunluğunu oluşturan ve galaksileri ile kozmik yapıyı şekillendiren görünmez bir madde biçimidir.
Tanım
Karanlık madde, ışıma yapmayan, baryonik olmayan, öncelikli olarak yerçekimi aracılığıyla etkileşime giren, görünür madde ve ışık üzerindeki yerçekimsel etkilerinden çıkarılan ve galaksilerin ve kümelerin dinamiklerini ile kozmik yapının oluşumunu açıklamak için gerekli olan bir madde biçimidir.
Kapsam
Bu alan, galaksi dönüş eğrileri, galaksi kümeleri, kütleçekimsel merceklenme ve kozmik mikrodalga arka planından elde edilen karanlık maddeye dair yerçekimsel kanıtları, kimliğine ilişkin önde gelen parçacık adaylarını ve teorik modelleri ile onu doğrudan, dolaylı olarak veya çarpıştırıcılarda üretim yoluyla tespit etmeye yönelik deneysel çabaları kapsamaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Karanlık maddenin var olduğuna dair kanıtlar nelerdir?
- Karanlık madde neyden oluşuyor olabilir?
- Karanlık madde nasıl tespit edilebilir?
Anahtar kavramlar
- Soğuk karanlık madde
- Dönüş eğrileri
- Kütleçekimsel merceklenme
- Galaksi kümeleri
- Kalıntı bolluğu
- WIMPs
- Baryonik olmayan madde
Temel kuramlar
- Soğuk karanlık madde
- Evrendeki maddenin çoğu baryonik değildir ve yavaş hareket eder, yani soğuktur; bu da onun yerçekimsel olarak kümelenmesine ve standart Lambda-CDM modelinde olduğu gibi galaksilerin ve büyük ölçekli yapının oluşumunu tetiklemesine olanak tanır.
- Dinamik kütle tutarsızlığı
- Yıldızların ve galaksilerin yörünge hızları, görünür maddenin açıklayabileceğinden çok daha fazla kütleçekimsel kütle olduğunu ima etmektedir; bu, karanlık maddeye dair orijinal ve hala merkezi kanıttır.
Klinik önem
Karanlık madde, standart kozmolojik model için temeldir: kozmik enerji bütçesinin yaklaşık dörtte birini oluşturmakta, galaksilerin ve kümelerin oluştuğu yerçekimsel iskeleyi sağlamakta ve kozmik mikrodalga arka planını, galaksi dönüş eğrilerini ve büyük ölçekli yapıyı eş zamanlı olarak açıklamak için gereklidir.
Tarihçe
Zwicky, 1933'te galaksi kümelerinde eksik kütle olduğunu çıkarmış, Rubin ve Ford'un 1970'lerdeki düz galaksi dönüş eğrileri bu durumu ikna edici hale getirmiştir; daha sonra merceklenme, kurşun kümesi (bullet cluster) ve kozmik mikrodalga arka planından elde edilen kanıtlar, karanlık maddeyi kozmolojinin bir köşe taşı olarak belirlemiş olsa da, parçacık kimliği hala bilinmemektedir.
Tartışmalar
- Parçacık karanlık maddeye karşı değiştirilmiş yerçekimi
- Çoğu kanıt yeni bir madde biçimini desteklerken, bazıları yerçekimi modifikasyonlarının galaktik ölçeklerde karanlık maddeyi taklit edebileceğini öne sürmektedir; soğuk karanlık maddenin kozmolojik ölçeklerdeki başarısı ve kurşun kümesi (bullet cluster) gibi gözlemler parçacık yorumunu güçlü bir şekilde desteklese de tartışma devam etmektedir.
Öne çıkan isimler
- Fritz Zwicky
- Vera Rubin
- Jeremiah Ostriker
- James Peebles
İlgili konular
Temel eserler
- zwicky1933
- rubin1970
Sıkça sorulan sorular
- Karanlık maddeyi göremiyorsak, var olduğunu nasıl biliyoruz?
- Yerçekimi tespit edilebilir: ışığı büker, kümelerdeki hızlı hareket eden galaksileri bir arada tutar, galaksi dönüş eğrilerini düzleştirir ve kozmik mikrodalga arka planını şekillendirir; tüm bunlar tutarlı bir şekilde görünür maddenin sağladığından çok daha fazla kütleye işaret etmektedir.
- Karanlık madde, sadece görülmesi zor olan sıradan madde olabilir mi?
- Zayıf sıradan madde mevcuttur, ancak toplamı açıklayamaz: Büyük Patlama nükleosentezi ve kozmik mikrodalga arka planı, baryonları enerji bütçesinin birkaç yüzdesiyle sınırlamaktadır; bu nedenle karanlık maddenin çoğu baryonik olmayan bir madde olmalıdır.