Dünya biraz daha farklı olsa neler olacağını hiç düşündünüz mü?
Bugün değil de 5,000 yıl sonra doğmuş olsanız
hayatınız ne kadar farklı olurdu?
Kıtalar farklı paralellerde olsa tarih ne kadar farklı olurdu,
veya Güneş %10 daha büyük olsa
Güneş Sistemi'ndeki hayat ne kadar farklı biçimlenirdi?
Benim işim bu tarz olasılıklarla oynamak
ama ben tüm evrenle oynuyorum.
Bilgisayarda varsayımsal evrenler tasarlıyorum.
Farklı başlangıç noktaları olan,
farklı miktarlarda değişik maddelerden oluşan,
dijital evrenler.
Sonra, nelerden oluştuğunu ve nasıl evrildiğini görmek için
bu evrenleri bizimkiyle kıyaslıyorum.
Modelleri gökyüzü ölçütlerine göre kıyaslama süreci
bize evrenimizle ilgili şimdiden bir ton şey öğretti.
Öğrendiğimiz en tuhaf şeylerden biri ise
evrendeki çoğu materyalin
siz ve benden tamamen farklı bir şeyden yapılmış olduğuydu.
Ama o olmaksızın,
bildiğimiz haliyle evren var olamazdı.
Teleskopla görebildiğimiz her şey
evrendeki toplam kütlenin hemen hemen %15'ine tekabül ediyor.
Geri kalan her şey, %85'lik kısım
ışık yaymıyor veya soğurmuyor.
Bu şeyi gözle göremiyoruz,
radyo dalgaları, mikrodalgalar veya herhangi bir çeşit ışıkla
tespit edemiyoruz.
Ama, gördüklerimiz üzerindeki etkisi sayesinde
orada olduğunu biliyoruz.
Mesela, Dünya'nın gece uzaydan çekilmiş fotoğrafını kullanarak
gezegenimizin ve üzerindeki her şeyin yüzeyini hesaplamak isteseydiniz
ışık alan bölgelerle ilgili biraz fikir edinirdiniz
ama insanlardan tutun sıradağlara kadar
göremediğiniz çok şey olurdu
ve elinizdeki bu sınırlı bilgiyle
orada ne olduğuna dair çıkarım yapmanız gerekirdi.
Bu görünmeyen şeye ''karanlık madde'' diyoruz.
Bir sürü insan karanlık maddeyi duymuştur
ama duyduysanız bile
muhtemelen size hayal ürünü,
uzak ve hatta ilgisiz geliyordur.
Ama ilginçtir ki
karanlık madde her yerde
muhtemelen burada bile var.
Hatta şu anda
siz bu odada otururken
karanlık madde partikülleri vücudunuzun içinden geçiyor olabilir.
Çünkü biz Dünya'dayız
ve Dünya Güneş'in etrafında dönüyor,
güneş ise saatte yaklaşık 800 bin kilometre hızla
galaksimizde hareket ediyor.
Ama karanlık madde bize çarpmıyor,
sadece içimizden geçip gidiyor.
Peki onun hakkında nasıl daha fazla şey öğrenebiliriz?
Karanlık madde nedir?
Veya bizim varoluşumuzla ne ilgisi var?
İşlerin bu noktaya nasıl ulaştığını çözmek için
öncelikle galaksimizin bu hale nasıl geldiğini anlamalıyız.
Bu bizim galaksimiz, Samanyolu'nun bugünkü halinin bir fotoğrafı.
10 milyar yıl önce neye benziyordu,
10 milyar yıl sonra nasıl görünecek?
Peki ya gökyüzünde yapılan geniş çaplı araştırmalarla
çoktan haritasını çıkarttığımız galaksilerin serüvenlerine ne dersiniz?
Evren başka bir şeyden yapılmış olsa
veya daha az ya da çok madde içerse
onların geçmişleri nasıl değişirdi?
Bu evren modelleriyle ilgili ilginç şey şu ki
bu olasılıkları test etmemize olanak sağlıyorlar
Evrenin oluştuğu ilk ana dönelim
büyük patlamadan hemen sonrası.
O ilk anda
hiç madde yoktu.
Evren çok hızlı genişliyordu.
Kuantum mekaniğine göre
madde sürekli olarak ve her an oluşturulup yok ediliyor.
O esnada evren o kadar hızlı genişliyordu ki
ortaya çıkan madde yok edilemedi.
Ve bu sebeple maddenin hepsinin o sırada oluştuğunu düşünüyoruz.
Hem karanlık maddenin hem de sizi ve beni oluşturan maddenin
o zaman oluştuğunu düşünüyoruz.
Birazcık daha ilerleyip maddenin ortaya çıkmış olduğu,
protonlar, nötronlar ve hidrojen oluştuktan sonrasına
büyük patlamadan yaklaşık 400 bin yıl sonrasına gidelim.
Evren sıcak, yoğun ve hatırı sayılır derecede pürüzsüzdü
ama tamamen pürüzsüz değildi.
Planck uydusu tarafından çekilen bu fotoğraf
bize her doğrultuda evrenin sıcaklığını gösteriyor.
Ve görüyoruz ki
diğerlerine nazaran
daha sıcak ve yoğun bölgeler varmış.
Görüntüdeki noktalar evrenin erken döneminde
daha az veya daha çok kütle olan yerleri gösteriyor.
Bu noktaların büyüme sebebiyse yer çekimi kuvveti.
Evren genişliyordu ve son 13,8 milyar yıldır
yoğunluğu her tarafta azalıyordu.
Ama yer çekimi, kütlenin biraz daha fazla olduğu bölgelerde
epey sıkı çalıştı ve o bölgelere daha da fazla madde çekti.
Bunların hepsini hayal etmek zor,
bu yüzden size neden bahsettiğimi göstereyim.
Bahsettiğim bilgisayar yapımı modeller,
bu görüşleri test etmemize olanak sağlıyor,
içlerinden birine göz atalım.
Araştırma ekibim tarafından hazırlanan bu görüntü
bize ilk anlarından sonra evrene ne olduğunu gösteriyor.
Gördüğünüz üzere, başlangıçta evren oldukça düzgündü
ama biraz daha fazla madde içeren bölgeler vardı.
Yer çekimi devreye girdi ve fazladan maddeyle başlamış bölgelere
gittikçe daha fazla kütle getirdi.
Başlangıçta bir yerde karanlık maddeyle
iç içe olan hidrojenin ondan ayrılıp soğuyarak
yıldızları oluşturmasına yetecek kadar madde birikirse
zamanla küçük bir galaksi elde edersiniz.
Zamanla, milyarlarca ve milyarlarca yıl içinde,
bu küçük galaksiler birbirleriyle çarpışır
kaynaşıp büyür ve daha büyük galaksiler oluştururlar,
tıpkı bizim galaksimiz Samanyolu gibi.
Peki karanlık maddeniz yoksa ne olur?
Karanlık maddeniz yoksa
bu noktalarda asla yeteri kadar yığılma olmaz.
Görünen o ki yoğun bir bölgede
Güneş'in kütlesinin en az bir milyon katına
ihtiyacınız var ki yıldız oluşturmaya başlayabilesiniz.
Karanlık madde olmadan
bir noktada asla yeteri kadar madde biriktiremezsiniz.
Burada, yan yana duran iki evrene bakıyoruz.
Birinde çok çabuk yığılmanın başladığını görebilirsiniz.
Bu evrende,
galaksi oluşturmak oldukça kolaydır.
Diğer evrende ise
kümecikler halinde başlıyor
ve öylece kalıyorlar.
Çok bir şey olmuyor.
Bu evrende galaksimizi
veya başka bir galaksiyi yaratamazsınız.
Samanyolu galaksiniz olmaz,
Güneş olmaz.
Bizi var edemezsiniz.
Bu evrende var olamazdık.
Yani bu müthiş şey, karanlık madde,
evrenin kütlesinin çoğunu oluşturuyor.
Şu anda içimizde dolaşıyor. O olmadan burada olamazdık.
Peki nedir bu?
Doğrusu hiçbir fikrimiz yok.
(Kahkahalar)
Ama bir sürü destekli tahminimiz var.
Ve daha fazlasını keşfetmek için bir sürü fikrimiz.
Çoğu fizikçi karanlık maddenin atom altı parçacıklara çok benzeyen
bir parçacık olduğunu düşünüyor,
proton, nötron ve elektronlar gibi.
Bu şey her ne ise
yer çekimine benzer davranışlar sergiliyor.
Ama ışık yaymıyor ya da soğurmuyor
ve sanki yokmuşçasına
normal maddenin doğrudan içinden geçiyor.
Bunun ne tür bir parçacık olduğunu bilmek istiyoruz.
Örneğin ağırlığı ne?
Veya normal maddeyle etkileşime geçtiğinde
herhangi bir şey oluyor mu?
Fizikçilerin bunun ne olabileceğine dair bir sürü sağlam fikri var,
epey de yaratıcılar.
Ama işimiz çok zor
çünkü bu fikirler çok geniş bir aralığı kapsıyor.
En küçük atomaltı parçacığı kadar ufak olabilir
veya Güneş'in kütlesinin 100 katı büyüklüğünde olabilir.
Peki, ne olduğunu nasıl öğreneceğiz?
Fizikçilerin ve astronomların
karanlık maddeyi aramak için birçok yöntemleri var.
Yaptığımız şeylerden biri,
derin yeraltı tünellerine hassas dedektörler yerleştirip
bizim ve dünyanın içinden geçip gidebilen bir karanlık madde parçacığının
daha yoğun bir maddeye denk gelip
arkasında geçişinden bir iz bırakması
ihtimalini beklemek.
Karanlık madde parçacıklarının çarpışıp
özel gama ışını teleskoplarıyla görebileceğimiz
yüksek enerjili bir ışık yaratması ihtimaline karşın,
karanlık maddeyi göklerde arıyoruz.
İsviçre'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nı kullanıp
parçacıkları çarpıştırarak ve sonuçları gözleyerek
burada, Dünya'da karanlık madde üretmeyi bile deniyoruz.
Şu ana kadar
tüm bu deneyler, bize karanlık maddenin
ne olmadığına dair çok şey öğretti
(Kahkahalar)
ama henüz ne olduğunu öğretemedi.
Karanlık maddenin ne olabileceğine dair
bu deneylerin kanıtlamış olacağı bir sürü iyi fikir vardı.
Ama henüz kanıtlanmadılar,
bu yüzden araştırmaya devam etmemiz ve daha fazla düşünmemiz gerekiyor.
Karanlık maddenin ne olduğu hakkında ipucu edinmenin bir başka yolu ise
galaksileri araştırmaktan geçer.
Karanlık madde olmadan
galaksimiz ve diğer birçok galaksinin asla var olmamış olacağından
zaten bahsettik.
Bu modeller, aynı zamanda galaksiler hakkında daha birçok konuda
tahminde bulunmamızı sağlıyor:
Evrene nasıl dağıldılar,
nasıl hareket ediyorlar,
zamanla nasıl evrim geçiriyorlar?
Bu tahminleri gökyüzü gözlemleriyle test edebiliyoruz.
Sizlere galaksileri kullanarak yapabileceğimiz ölçümlerden
iki örnek vereyim.
İlk olarak
galaksilerle evrenin haritasını çıkartabiliyoruz.
Karanlık Enerji Ölçümü adı verilen
evrenin şimdiye kadarki en büyük haritasını çıkartmış
bir araştırmada yer alıyorum.
Gökyüzünün sekizde birinden yola çıkarak
100 milyon galaksinin konumunu ve şeklini hesapladık.
Bu harita bize, gökyüzünün bu bölgesinde
o 100 milyon galaksinin yarattığı ışık kırılması sayesinde tespit edilmiş
mevcut tüm maddeyi gösteriyor.
Bütün maddeden kırılan ışık
bu galaksiler ile bizim aramızdaydı.
Maddenin çekim gücü, ışığın yolunu değiştirecek kadar kuvvetli.
Ve bu sayede bu görseli elde ediyoruz.
Yani bu çeşit haritalar
ne miktarda karanlık madde bulunduğunu,
nerede bulunduğunu
ve zamanla nasıl değişim gösterdiğini bize söyleyebilir.
Yani evrenin büyük ölçüde neyden oluştuğunu
öğrenmeye çalışıyoruz.
Görünüşe göre evrendeki en ufak galaksiler
bize en yararlı bazı bilgileri sağlıyor.
Peki neden?
İşte iki farklı karanlık madde türü içeren
iki temsili evren örneğini görüyorsunuz.
İki fotoğraf da size Samanyolu gibi bir galaksinin
etrafında bir bölge gösteriyor.
Gördüğünüz üzere çevrelerinde bir sürü başka madde var,
bunlar ufak kümecikler.
Sağdaki resimde
karanlık madde parçacıkları soldaki resme göre daha yavaş ilerliyor.
Eğer bu parçacıklar hızlı ilerliyorsa
bu küçük kümelerin çekim kuvveti
onları yavaşlatacak kadar güçlü değildir.
Bu yüzden ilerlemeye devam ediyorlar.
Asla bu kümeciklerin içine girmiyorlar.
Bu yüzden, sağdaki evrene kıyasla solda daha az küme var.
Eğer bu küçük kümeler yoksa
daha az küçük galaksi oluşur.
Gökyüzünün güneyine bakarsanız
bu küçük galaksilerden iki tane görebilirsiniz,
Samanyolu'muzun yörüngesindeki cüce galaksilerin en büyükleri,
Büyük Macellan Bulutu ile Küçük Macellan Bulutu.
Son yıllarda
daha da küçük bir sürü galaksi tespit ettik.
Bu, evreni haritalamakta kullandığımız
aynı karanlık enerji ölçümüyle
tespit ettiklerimizin bir örneği.
Bu küçük galaksilerden bazıları
cidden çok küçük.
Samanyolu'ndaki milyarlarca yıldızın aksine
bazılarının sadece birkaç yüz yıldızı var.
Bu yüzden onları bulmak epey zor.
Ama son on yılda
bunlardan bir sürü keşfettik.
Bugün, Samanyolu'nu çevreleyen minik galaksilerin
60 tanesini biliyoruz.
Ve bu ufaklıklar karanlık madde açısından önemli ipuçları.
Çünkü bu galaksilerin sadece varlıkları bile
bize, karanlık maddenin çok hızlı ilerliyor olamayacağını
ve normal madde ile çarpıştığında fazla bir şey olmadığını gösteriyor.
Önümüzdeki yıllarda
gökyüzünün çok daha kusursuz haritalarını çıkartacağız.
Ve bunlar, tüm evren ve galaksiyi gösteren
videolarımızı geliştirmemize yardım edecek.
Fizikçiler de karanlık maddeye dair bir belirti yakalamak için
laboratuvarlarında yeni ve daha hassas deneyler yapıyorlar.
Karanlık madde hala büyük bir bilinmez.
Ama üzerinde çalışması gerçekten çok heyecan verici.
Var olduğuna dair çok açık kanıtlarımız var.
En küçük galaksilerden tutun da
evrenin kendisine kadar kanıtlar var.
Bunu gerçekten de bulup ne olduğunu çözebilecek miyiz?
Hiçbir fikrim yok.
Ama öğrenmesi çok eğlenceli olacak.
Bir sürü keşif şansımız var,
ve ne işe yaradığına dair, ne olmadığına dair
kesinlikle daha çok şey öğreneceğiz.
Bu parçacığı yakın zamanda bulup bulamayacağımıza bakmaksızın
umarım bu gizemin hassas noktamıza dokunduğuna
sizi ikna edebilmişimdir.
Karanlık madde arayışı
yepyeni bir fizik anlayışının ve evrendeki yerimizi algılamanın
anahtarı olabilir.
Teşekkür ederim.
(Alkış)