İçeriğe atla

Karanlık enerji

Karanlık madde ve karanlık enerjinin evrendeki tahmini dağılımı. Grafiğe göre evrenin %74'ünü karanlık enerji, %22'sini karanlık madde, %3,6'sını bildiğimiz anlamda atomlardan oluşan ve galaksiler arasında bulunan gazlar, %0,4'ünü ise yine bildiğimiz anlamda atomlardan oluşan yıldızlar, gezegenler vb. oluşturmaktadır.

Karanlık enerji, fiziksel evrenbilimde, astronomide, astrofizikte ve gök mekaniğinde, evreni sürekli genişlettiği ve galaksileri birbirlerinden uzaklaştırdığı varsayılan bir enerji türüdür.[1]

Bilinen fizik kurallarına göre, herhangi bir şekilde hareketlendirilen bir cisim ya zamanla hızı azalarak durur ya da hiçbir enerji kaybı yoksa aynı hızla hareketine devam eder. Örneğin Dünya'da fırlatılan bir cismin hızı azalır ve bir süre sonra durur. Bunun nedeni Dünya'da sürtünmeden ve yer çekiminden dolayı enerji kaybına uğramasıdır. Eğer yer çekimi ve havanın bulunmadığı bir ortamda (uzayda) aynı cismi fırlatırsak karşısına bir engel çıkana kadar hareket eder. Evren ölçeğinde bu engel kitle yer çekimi gücüdür. Evren'in kendisi ise bahsedilen fizik kuralları aksine Büyük Patlama'dan beri genişlemektedir ve zamanla evrenin genişleme hızı da artmaktadır.

Bilim insanları bunu keşfettiklerinde bu hızı artıran bir enerji olması gerektiğine karar vermişlerdir. Bu varsayılan enerji, karanlık enerji olarak adlandırılmıştır.

Tarihi

Karanlık enerji kavramını ilk kez Albert Einstein ortaya çıkarmıştır. Bulmuş olduğu görelilik teorisine göre formüllerini kullanarak, evrenin asla sabit hacimde kalamayacağını, genişleyeceğini ve/veya çökeceğini hesaplamıştır. Ancak Edwin Hubble'ın evrenin hep genişlediğini kanıtlamasıyla bulmuş olduğu bu yeni enerjiye saçma sapan enerji demiş, kendi de aslında formülleriyle kanıtladığı karanlık enerjiyi önemsememiştir.

Alan Guth ve Alexei Starobinsky, 1980'de karanlık enerjiye benzer bir negatif basınç alanının evrenin Büyük Patlama'dan sonraki ani genişlemesini tetiklediğini öne sürmüştür. 1998'de yapılan Tip Ia süpernova araştırması sırasında Saul Perlmutter ve Brian Schmidt, gözlemleri sonucu evrenin genişleme hızının arttığını ve bunun uzayın bir tür içsel gerilimi diyebileceğimiz karanlık enerji olduğundan söz etmişlerdir. Sonraki süreçte yapılan gözlemlerle evrendeki madde ve enerjinin toplamının kritik yoğunlukla uyuştuğu kanıtlanmış, madde yoğunluğunun kritik değerin yaklaşık %30'unu oluşturduğu tespit edilmiştir. 2003'ten itibaren WMAP'ten alınan veriler, daha hassas ölçümlerin yapılmasına katkı sağlamıştır.

Tam olarak çözülemeyen karanlık enerji hakkında araştırmalar halen sürmektedir.

Varlığının kanıtı

Karanlık enerjiye ait kanıtlar dolaylıdır ancak temel olarak üç bağımsız kaynaktan gelmektedir:

  • Evrenin genişlemesinin ömrünün ikinci yarısında daha fazla olduğunu gösteren mesafe ölçümleri ve bunların kırmızıya kayma ile ilişkisi.[2]
  • Gözlemlenebilir olarak düz evreni oluşturmak için madde ve karanlık madde dışında bir enerji türüne duyulan teorik ihtiyaç (herhangi bir küresel eğimin bulunmaması).
  • Evrendeki kütle yoğunluğunun büyük ölçekli dalga modellerinin ölçüleri.

Hesaplanması

NASA verilerine göre evrenin %5'inin madde, %27'sinin karanlık madde ve %68'inin karanlık enerjiden[3] oluştuğu düşünülmektedir. Planck uydusu detaylı karanlık enerji oranını %68,3 olarak ölçerken, farklı veriler de mevcuttur. Evrendeki karanlık enerji oranı, Büyük Patlama'dan beri artmaya devam etmektedir.

Karanlık enerji, diğer enerji formlarından çok kozmolojik sabitle benzerlik göstermektedir. Kozmolojide basınca bağlı yoğunluğu temsil eden parametresi madde ve karanlık madde için 0, enerji formları için ve kozmolojik sabit için -1 olarak kabul edilmektedir. Karanlık enerji için alınan parametresi ise -1'e çok yakın[4] bir değerdir. Bu durumda karanlık enerjinin sabit negatif basıncı, evrenin genişlemesinin giderek hızlanmasını sağlayan temel etken olmaktadır.

Karanlık madde ve karanlık enerji

Bu iki kavramdaki karanlık ibaresi, bunların; bırakın maddeyle, ışıkla bile herhangi bir etkileşime girmemelerinden ileri gelir. Işık, görmenin anahtarıdır ama bu iki kavram ışıkla etkileşimi olmadığı için görünmezler. Büyük Patlama'dan sonra muhtemelen ilk 5 milyar yıl karanlık maddenin çekim gücü evrenin hakimiyken, sonrasında karanlık enerji evrenin mutlak hakimi konumuna yükselmiştir. Bunun sonucu olarak evren her geçen gün artan bir hızla büyümektedir. Kabul ettiğimiz anlamdaki maddesel yasalar, bilinen evrenin sadece kabaca %5'i ile ilgilidir. Geriye kalan %95 hala bizler için bilinmemektedir.

Alternatif görüşler

Bazı görüşlere göre evrenin genişlemesine karanlık enerjinin etkisi düşünülenden daha azdır. Sınırsız patlama teorisi olarak adlandırılan bir teoriye göre sürekli olarak yeni Büyük Patlama'lar ile evreni genişleten bir sistem bulunmaktadır. Buna göre, evren ne kadar genişlerse galaksiler evrene homojen dağılmak isteyecektir. Bunun nedeni fizik kanunları ve kütleçekim teorisidir. Evren bir başka patlamayla genişledikçe galaksilerde homojen dağılmak için birbirinden uzaklaşır. Özetle, galaksilerin birbirinden uzaklaşmasında karanlık enerjinin etkisinden çok bu genişleme olayının etkisi vardır. CERN fizikçilerinden Dragan Hajdukovic hem karanlık maddeye hem de karanlık enerjiye açıklama getiren yeni bir yaklaşım sundu. Fizikçiler, öncesinde uzay boşluğu olarak tanımlanan dokuya kuantum vakum diyorlar. Çünkü artık onun boş olmadığını, parçacıklar ve bunların karşıt eşleriyle dolu, yani madde ile antimadde bir araya geldiğinde birbirlerini yok ediyorlar. Hajdukovic, madde ve antimaddenin sadece zıt yüke sahip olmadığını, kütleçekimsel olarak da zıt özellikler taşıyabileceklerini söylüyor. Hajdukovic'e göre madde pozitif, antimadde ise negatif kütleçekimine sahip. Madde yoğunsa çekme, antimadde yoğunsa itme kuvveti oluşuyor.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ "Dark energy". Dr. Eric Linder. scholarpedia.org. 9 Ekim 2024 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  2. ^ Durrer, R. (2011). "What do we really know about Dark Energy?". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 369 (1957): 5102-5114. arXiv:1103.5331 $2. Bibcode:2011RSPTA.369.5102D. doi:10.1098/rsta.2011.0285. PMID 22084297. 
  3. ^ "Karanlık Enerji, Karanlık Madde". Dark Energy, Dark Matter. NASA Science. 10 Nisan 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Ocak 2023. 
  4. ^ "Karanlık Enerji". Karanlık Enerji Nedir? Karanlık Enerjinin Ne Olduğunu Neden Hala Bilmiyoruz?. Evrim Ağacı. 3 Şubat 2022. 3 Aralık 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Ocak 2023. 

İlgili Araştırma Makaleleri

Astrofizik, gök fiziği ya da yıldız fiziği, gök cisimlerinin, uzaydaki konumu ile devinimlerindense yapılarını saptamak adına fizik ve kimya ilkelerini kullanan gökbilim dalı. Bu incelemeler için tek bilgi kaynağı gök cisimlerinden yayılan ışık ve diğer elektromanyetik dalgalardır. Bu dalgaları tespit eden aletler vasıtasıyla toplanan bilgiler, fizik ve kimya bilimlerinde elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak değerlendirilir ve yorumlanır.

<span class="mw-page-title-main">Evren</span> uzay, zaman ve herşeyin bütünü

Evren, Kâinat veya Kozmos, gezegenler, yıldızlar, gökadalar ve diğer tüm madde ile enerji yapıları dahil olmak üzere uzay ve zamanın tamamı ve muhtevasıdır. Bununla birlikte gözlemlenebilir evren, temel parçacıklardan başlayarak gökadalar ve gökada kümeleri gibi büyük ölçekli yapılara kadar tüm madde ve enerjinin mevcut düzeniyle sınırlıdır.

<span class="mw-page-title-main">Büyük Patlama</span> Evrenin oluştuğunu açıklayan teori

Büyük patlama, evrenin en eski 13,8 milyar yıl önce tekillik noktası denilen bir noktadan itibaren genişlediğini varsayan evrenin evrimi kuramı ve geniş şekilde kabul gören kozmolojik modeldir. İlk kez 1920'li yıllarda Rus kozmolog ve matematikçi Alexander Friedmann ve Belçikalı fizikçi papaz Georges Lemaître tarafından ortaya atılan bu teori, çeşitli kanıtlarla desteklendiğinden bilim insanları arasında, özellikle fizikçiler arasında geniş ölçüde kabul görmüştür.

<span class="mw-page-title-main">Kozmoloji</span> Evreni konu alan bilim dalı

Kozmoloji, bir bütün olarak evreni konu alan bilim dalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Kozmolojik sabit</span>

Kozmolojide, kozmolojik sabit, uzaydaki vakum enerjisinin değeridir. Başlangıçta esasen Einstein tarafından genel izafiyet teorisine ek olarak "yerçekimi tedbiri" ve kabul edilen evren sabitini elde etmek için 1917 yılında ortaya atılmıştır. Einstein 1929'da Hubble'ın keşfi olan bütün galaksilerin birbirinden uzağa hareket ettiğini söyleyen konsepti yani evrenin genişlediği konseptini bırakmıştır. Genel genişleyen evren konseptinde, 1929'dan 1990'ların başına kadar, çoğu kozmoloji araştırmacıları tarafından kozmoloji sabiti sıfır farzedilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Büyük Çöküş</span> Rus bilim adamı Aleksandr Fridman tarafından ortaya atılan evrenin sonunun nasıl olacağına dair bir senaryo

Büyük Çöküş, evren biliminde Evren'in nasıl sonlanacağıyla ilgili üç olası senaryodan biridir. Bu üç senaryo, Rus bilim insanı Aleksandr Fridman tarafından 1922 yılında ortaya atılmıştır. Büyük Çöküş Senaryosu'na göre Evren'in genişlemesi, kütleçekimi etkisiyle giderek yavaşlayarak, Evren'in genişleme hızı ve Evren'deki toplam kütle miktarına göre belirli bir gelecekte duracak ve daha sonra da içine çökmeye başlayarak başlangıç anındakine benzer bir tekilliğe dönecektir.

<span class="mw-page-title-main">Karanlık madde</span> evrenin %23 kadarını oluşturan gizemli bir madde türü

Karanlık madde, astrofizikte, elektromanyetik dalgalarla etkileşime girmeyen, varlığı yalnız diğer maddeler üzerindeki kütleçekimsel etkisi ile belirlenebilen varsayımsal maddelere denir. Karanlık maddelerin varlığını belirlemek için gök adaların döngüsel hızlarından, gök adaların diğer gök adalar içerisindeki yörüngesel hızlarından, geri planda yer alan maddelere uyguladığı kütleçekimsel mercekleme özelliğinden ve gök adaların içerisindeki sıcak gazların sıcaklık dağılımından yararlanılır. İncelemeler, gök adalarda, gök ada gruplarında ve Evren'de, görülebilen maddelerden çok daha fazla karanlık madde olduğunu göstermektedir. Karanlık maddelerin bileşenleri tamamen bilinmemekle birlikte, WIMP'ler, aksiyonlar, sıradan ve ağır nötrinolar, gezegenler ve sönmüş yıldızlarla birlikte verilen isim MACHO'lar ile ışıma yapmayan gaz bulutlarından oluşur.

<span class="mw-page-title-main">Gözlemlenebilir evren</span> evrenin Dünyadan gözlemlenebilen kısmı

Gözlemlenebilir evren, evrenin ışık ve başka sinyallerin galaksiler ve maddenin, kozmolojik genişlemeden beri Dünya’ya ulaşacak zamanı bulması sonucu, şimdiki zamanda Dünya'dan gözlemlenebilen cisim ve maddelerden oluşan bölgesidir. Evrenin izotropik olduğu varsayılırsa, gözlemlenebilir evrenin sınırı, her yönde aşağı yukarı aynıdır. Dolayısıyla, gözlemlenebilir evren, gözlemcisini merkeze alan, küresel bir hacme sahiptir. Evrendeki her nokta kendi gözlemlenebilir evrenine sahiptir ve bu evren Dünya merkezli olanla çakışıyor olabilir de, olmayabilir de.

<span class="mw-page-title-main">Büyük Patlama kronolojisi</span>

Büyük Patlama Kronolojisi, Evrenin kronolojisi büyük patlama kozmolojisine göre evrenin geçmiş ve geleceğini tanımlar. Planck çağından beri evrenin egemen bilimsel modellere göre nasıl geliştiğini kozmolojik koordinatların zaman parametrelerini kullanarak açıklar. Evren'in genişlemesinin 13,8 milyar yıl önce başlamış olduğu tahmin edilmektedir. Evrenin kronolojisini özetlemek için 4 ana parçaya ayırmak uygundur.

Evrenin genişlemesi, gözlemlenebilir evrenin kütleçekimsel olarak bağlı olmayan herhangi iki parçası arasındaki mesafenin zamanla artmasıdır. Bu, uzay ölçeğinin bizzat değiştiği içsel bir genişlemedir. Evren hiçbir şeyin "içine" genişlemez ve "dışında" var olmak için uzaya ihtiyaç duymaz. Teknik olarak ne uzay ne de uzaydaki cisimler hareket etmez. Bunun yerine ölçek içinde değişen şey metrikdir. Evrenin uzay-zaman metriğinin uzaysal kısmı ölçek içinde arttıkça, cisimler giderek artan hızlarda birbirlerinden uzaklaşır.

<span class="mw-page-title-main">Evrenin yaşı</span> Big Bangden bugüne dek geçen zaman

Evren'in yaşı, Büyük Patlama'dan günümüze dek geçen zamandır. Şu anki teori ve gözlemler, Evren'in yaşının 13,5 ile 14 milyar arası olduğunu önermektedir. Bu yaş aralığı birçok bilimsel araştırma projesinin görüş birliğiyle elde edilmiştir. Bu projeler arasında arka plan ışınımı ölçümlerini ve Evren'in genişlemesinin ölçümü için kullanılan diğer pek çok farklı yöntemi de içerir. Arka plan ışınımı ölçümleri Evren'in Büyük Patlama'dan bu yana olan soğuma süresini verir. Evren'in genişlediğine dair kanıtlardan biri olan kırmızıya kayma gözlemleri ise Evren'in yaşının hesaplanması için kesin bilgiler verir.

<span class="mw-page-title-main">Evrenin nihai kaderi</span> Evrenin yapısı göz önüne alınarak birbiriyle rekabet halinde olan bilimsel tahminlere verilen ad.

Evrenin nihai kaderi, fiziksel kozmolojinin ilgilendiği bir konudur. Evrenin durağan veya genişleyen yapısı da göz önünde alınarak birbiriyle rekabet halinde pek çok bilimsel tahminde bulunuldu.

Hubble kanunu, fiziksel kozmolojide gözlemlere verilen isimdir: uzayın derinliklerinde gözlenen nesnelerin dünyadan uzak göreceli bir hızda yorumlanabilir bir Doppler kaymasına sahip olduğu bulunur ve dünyanın gerisinde kalan çeşitli galaksilerin bu Doppler kaymasıyla ölçülen hızı yaklaşık birkaç yüz ışık yılı uzaklığındaki galaksiler için uzaklıklarıyla doğru orantılıdır. Bu normal olarak gözlemlenebilir evrenin uzaysal hacminin genişlemesinin doğrudan bir gözlemi olarak yorumlanır.

<span class="mw-page-title-main">Adam Riess</span>

Adam Guy Riess, Özellikle Süpernovalar üzerine yaptığı araştırmalar ile tanınan Amerikalı astrofizikçi. Riess 2006 yılında Shaw Ödülü ve 2011 yılında Nobel Fizik Ödülü sahibi olmuştur. Nobel Fizik Ödülünü Saul Perlmutter ve Brian Schmidt ile birlikte evrenin genişlemesinin hızlandığına dair kanıt arama çalışmaları nedeniyle almıştır.

<span class="mw-page-title-main">Enflasyon (kozmoloji)</span> Kozmolojide erken evrendeki uzayın üstsel genişlemesi üzerine teori

Evrensel şişme, kozmik enflasyon veya kozmolojik enflasyon, evren biliminde erken evrendeki uzayın üstsel genişlemesiyle ilgili bir teoridir. Enflasyona maruz kalınan çağ büyük patlamadan 10−36 saniye sonra 10−33 ile 10−32 saniyeleri arasında sürdü. Sonraki dönemde, evren genişlemeye devam etti ancak genişleme oranı düştü.

<span class="mw-page-title-main">Negatif kütle</span>

Negatif kütle, teorik fizikte normal kütlenin zıt işaretlisi olan varsayımsal madde kavramıdır, örneğin -2 kg. Bu durum bir ya da daha fazla enerji koşulunu ihlal eder ve negatif kütle için çekimin kuvvet olması gerektiği ve pozitif yönlü ivmeye sahip olması gerektiği anlaşmazlığından kaynaklanan bazı garip özellikler gösterir. Negatif kütle, solucan deliği inşa etme gibi bazı kuramsal teorilerde kullanılır. Egzotik maddeye benzeyen en yakın bilinen örnek Casimir etkisi tarafından üretilen sözde negatif basınç yoğunluğunun alanıdır. Genel izafiyet teorisinin kütleçekimini ve pozitif, negatif enerji yüklerinin hareket yasasını iyi tanımlamasına rağmen negatif kütle dolayısıyla başka temel kuvvetleri içermez. Diğer yandan, standart model, temel parçacıkları ve diğer temel kuvvetleri iyi tanımlamasına ve kütleçekimi kütle merkezini ve eylemsizliği derinlemesine içermesine rağmen kütleçekimini içermez. Negatif kütlenin kavramının daha iyi anlaşılabilmesi için kütleçekimini açık bir şekilde ifade eden modelle birlikte diğer temel kuvvetler de gerekebilir.

<span class="mw-page-title-main">Büyük patlama teorisinin tarihi</span>

Büyük patlama teorisi'nin tarihi, büyük patlamanın gözlemlenmesi ve teorik değerlendirmesinin yapılmasıyla başladı. Kozmolojideki teorik çalışmaların çoğu artık temel Büyük Patlama modeline yapılan iyileştirmeleri içermektedir. Teorinin kendisi aslında Belçikalı Katolik rahip, matematikçi, astronom ve fizik profesörü Georges Lemaître tarafından resmîleştirilmiştir.

Fizikte quintessence ya da öz kuvveti, karanlık enerjinin varsayımsal bir biçimidir, daha doğrusu skaler bir alandır ve evrenin hızlanan genişleme hızının gözleminin bir açıklaması olarak kabul edilir. Bu senaryonun ilk örneği Ratra ve Peebles (1988) tarafından önerilmiştir. Konsept zamanla değişen daha genel karanlık enerji türlerine genişletildi ve "öz kuvveti" terimi ilk olarak Robert R. Caldwell, Rahul Dave ve Paul Steinhardt tarafından 1998'de yayınlanan bir makalede tanıtıldı. Bazı fizikçiler tarafından beşinci bir temel kuvvet olduğu öne sürülmüştür. Öz kuvveti, dinamik olması bakımından karanlık enerjinin kozmolojik sabit açıklamasından farklıdır; yani, tanımı gereği değişmeyen kozmolojik sabitin aksine, zamanla değişir. Quintessence, kinetik ve potansiyel enerjisinin oranına bağlı olarak çekici veya itici olabilir. Bu varsayımla çalışanlar, öz kuvvetinin yaklaşık 10 milyar yıl önce, Büyük Patlama'dan yaklaşık 3.5 milyar yıl sonra itici hale geldiğine inanıyorlar.

<span class="mw-page-title-main">Eş hareket mesafesi</span> uzaklık ölçümü

Standart kozmolojide eş hareket mesafesi ve özmesafe, kozmologlar tarafından nesneler arasındaki mesafeleri tanımlamak için kullanılan, birbiriyle yakından ilişkili iki mesafe ölçüsüdür. Eş hareket mesafesi, evrenin genişlemesini dışarıda bırakarak uzayın genişlemesinden dolayı zamanla değişmeyen bir mesafe verir. Özmesafe ise, kozmolojik zamanın belirli bir anında uzak bir nesnenin bulunduğu yeri kabaca tanımlar ve bu mesafe, evrenin genişlemesiyle zaman içinde değişebilir. Eş hareket mesafesi ve özmesafe, şu anda eşit olarak tanımlanır. Diğer zamanlarda evrenin genişlemesi özmesafenin değişmesine neden olurken, eş hareket mesafesi sabit kalır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.