Karanlık enerji, evrenin artan bir hızla genişlemesine neden olur (genel görelilik teorisine göre evren zaten genişliyor ama karanlık enerji bunu daha da hızlandırıyor.) ve evrenin yaklaşık %68,3 ila %70’ini oluşturur. Yani karanlık enerjinin evrenin çoğuna hâkim olduğunu söylesek yanlış olmaz.
Karanlık enerjiyi yerçekimi kuvvetinin zıttı olarak düşünebiliriz. Tüm evreni dolduran ve uzay-zaman dokusunu geren negatif bir yerçekimi kuvveti. “Negatif yerçekimi kuvveti” ibaresi akıllarda bazı soru işaretleri bırakabilir. Bu ibareyi görenler “Negatif yer çekimi olduğu için bizi dışarı doğru mu çekiyor?” diye düşünebilir. Bu etki aslında sadece evrenin büyük ölçeklerine etki ediyor ve küçük ölçeklerde gözlemlenmiyor. Büyük ölçeklerden kasıt ise milyonlarca, milyarlarca ve hatta on milyarlarca ışık yılı (1 ışık yılı=9,5 trilyon km) derecesiyle devasa uzay uçurumlarıyla ayrılmış galaksiler ve diğer kozmik nesnelerdir. Karanlık enerji kozmik nesneleri yerçekiminin yaptığı gibi bir araya getirmek yerine onları giderek artan bir hızla birbirinden uzaklaştırır.
Yapılan açıklamalara rağmen karanlık enerji hakkında çok az bilgi olduğu için adına karanlık (dark) deniyor fakat bilim insanlarının karanlık enerjinin ne olabileceği hakkında öne çıkan 4 tane açıklaması var.
1-Vakum Enerjisi
Bazı bilim insanları, karanlık enerjinin uzayda vakum enerjisi olarak bilinen ve her daim mevcut olan temel bir arka plan enerjisi olduğunu düşünüyor.
Vakum enerjisini kısaca tanımlayacak olursak evrendeki her parçacığın kendi antiparçacığı vardır. (antiparçacık normal parçacıkla aynı kütle ve spine sahip fakat zıt işaretli parçacıktır.) Bu parçacıkların evrende ortaya çıkar çıkmaz birbirlerini yok etmelerinin ve varoluşa girip çıkma eylemlerinin, evreni dolduran ve uzayı dışarı doğru iten “vakum enerjisi” sayesinde mümkün olduğunu düşünülüyor. Yani vakum enerjisi boş uzayda parçacıkların varoluşa girip çıkmasını sağlıyor diyebiliriz.
Fakat bu teoride bir çıkmaz var. Bu seçeneği araştıran bilim insanları uzayda teorik olarak ne kadar vakum enerjisi olması gerektiğini hesapladılar. Ya o kadar fazla vakum enerjisi var olmalı ki evren başlangıçta aşırı hızlı genişlemeli ve hiçbir galaksi ya da yıldız oluşmamalı ya da tam tersi hiç vakum enerjisi olmamalı. Bu, kozmostaki vakum enerjisi miktarının tahminlerden çok daha küçük olması gerektiği anlamına gelir. Bu tutarsızlık henüz çözülemedi.
2-Öz
Bazı bilim insanları, karanlık enerjinin uzayı dolduran, normal maddeye zıt şekilde davranan ve hem zaman hem de uzayda miktarı ve dağılımı değişebilen bir tür enerji akışkanı veya alanı olabileceğini düşünüyor. Bilim insanları bu varsayımsal kavrama “öz” adını verdiler. Hatta bazı bilim insanları, özün karanlık madde ve karanlık enerjiden oluştuğunu iddia ettiler ama günümüzde karanlık madde ve karanlık enerji birbirinden ayrı şeyler.
3-Uzay Kırışıklıkları
Bazı bilim insanları karanlık enerjinin evrenin dokusunda bir tür kusur olabileceğini düşünüyor.
4-Genel Görelilikteki Bir Kusur
Bazı bilim insanları karanlık enerjinin keşfedebileceğimiz fiziksel bir şey olmadığını düşünüyor. Hatta, genel görelilik ve Einstein’ın yerçekimi teorisi ile ilgili bir sorun olabileceğini düşünüyorlar. Einstein, 1919’da, genel göreliliğin değiştirilmiş bir versiyonu olan ve bugün bilim insanlarının evreni anlamak için karanlık enerjiye ihtiyaç duyulmayacağını düşündüğü tek modüllü yerçekimi adı verilen böyle bir fikir ortaya atmıştı.
Bunların hepsi tamamen varsayımdır. Yani karanlık enerji bunlardan farklı bir şey de olabilir. Şu anda karanlık enerji vardır diyebilmemizin tek sebebi karanlık enerjinin evren üzerindeki etkileridir ve bu etkiler karanlık enerjiyi kanıtlar.
Karanlık enerjinin ilk tespiti 1990’ların sonunda birbirinden bağımsız çalışan 2 bilim insanı grubu tarafından yapıldı. Bu iki bilim insanı ekibi de büyük kütleli yıldızlar öldüğünde meydana gelen Tip Ia süpernovalarını araştırıyorlardı. Bu süpernovaları araştırmalarındaki ana neden ise kozmik mesafeleri ölçmekti çünkü bu süpernovalar ışık emisyonlarını çok düzgün bir şekilde üretirler.
Kozmik mesafeleri ise kızıla kayma yöntemi ile ölçülüyor. Kızıla kaymayı kısaca açıklayacak olursak kozmik cisimler ışık yayarlar ve bu yaydıkları ışık mesafelerine göre farklı renklerde olur. Bir cisim ne kadar uzaktaysa ışığı o kadar yavaş gelir ve dalga boyu uzun olur. Uzun dalga boyuna sahip ışınlar kırmızıya kısa dalga boyuna sahip ışınlar ise maviye kayarlar. Yani bir cisim ne kadar uzaktaysa ışığı o kadar kırmızıya yakın bir renk olur.
Evrenin genç olduğu dönemde var olan çok uzak kaynaklardan gelen ışık elektromanyetik spektrumun kızılötesi bölgesine kayar.
Gökbilimciler evrensel genişleme hızını ölçmek için bu süpernovaları gözlemliyorlardı. Ancak beklenmedik bir şey buldular: evren daha gençken patlayan ve daha uzak olan süpernovaların olması gerekenden daha sönük olduğu. Bu bulgu süpernovaların beklenenden daha uzakta olduğu anlamına geliyordu yani evrenin genişleme hızı gittikçe artmıştı.
Bu keşif daha sonraları “Kozmik Arka Plan Işıması” adı verilen radyasyon alanın incelenmesiyle doğrulandı.
Peki Karanlık Enerjiyi Anlamak Neden Önemlidir?
Karanlık enerjiyi anlamak, evrenin zaman içinde nasıl evrimleştiğine dair doğru bir model oluşturmanın anahtarıdır.
Evrenin kökeni ve kaderi Swinburne Astrofizik ve Süper Bilgisayar Merkezinin “evrenin genişlemesini durdurabilmesi için gereken ortalama madde yoğunluğu” olarak tanımladığı kritik yoğunluk tarafından belirlenir.
Evrenin madde/enerji oranı eşit olmalı çünkü evrenin sahip olması gereken geometrik şekil düz bir kağıt parçasıdır. Eğer karanlık enerji olmasaydı, Büyük Patlama ile oluşmuş olan maddeler bu dengeyi sağlayamazdı hatta bu oranın sadece %30’unu sağlayabilirdi. Bu orana karanlık maddenin eklenmesi ile gereken değere ulaşılır ve evrenin yoğunluğunu kritik değere yakınlaşmış olur.
Karanlık enerjinin keşfedilmesinden önce gökbilimciler yerçekiminin çekim etkisiyle evrenin genişlemesini bastıracağını varsaymışlardı. Bu evren için olası sonlara yol açabilir, mesela evren kendi içinde büzülür ve kendi içine doğru çekilmeye başlar.
Ancak karanlık enerjinin keşfi bu fikri çürüttü. Fakat bu sefer de evren “Büyük Yırtılma” ile karşı karşıya kalabilir. Yani karanlık enerji sayesinde atomlar arasındaki boşluklar sonsuza yaklaşabilir.
Karanlık enerjinin varlığı, Tip Ia süpernovaları ve Kozmik Arka Plan Işıması gibi gözlemsel kanıtlarla güçlü bir biçimde destekleniyor olmasına rağmen, dört temel varsayım (Vakum Enerjisi, Öz, Uzay Kırışıklıkları ve Genel Görelilik’teki kusur) hâlâ tartışılmaktadır.
Evrenin kritik yoğunluğunu tamamlayarak düz geometrisini sürdürmesini sağlayan bu gücü anlamak sadece evrenin artan hızla genişlemesini açıklamakla kalmayacak aynı zamanda evrenin kaderini de belirleyecektir. Bu nedenle, karanlık enerjiyi anlamak bilim insanlarını heveslendirmekte, yeni fizik yasaları bulmaya itmektedir.
Yazar: Mustafa Buğra Alçin
Kaynakça: science.nasa.gov, space.com