Qaranlıq maddə nədir?

   Qaranlıq maddə adından da göründüyü kimi qəribə bir materiyadır.Əslində qaranlıq da deyil.Sadəcə olaraq onun qaranlıq adlandırılması amerikan mədəniyyətinə xas olan bir keyfiyyətdən irəli gəlir.Amerikalılar nə olduğunu təxmin edə bilmədikləri bir şeyə "dark",yəni tünd,qaranlıq dediklərindən,bu anlayışa da qaranlıq maddə adlanır.Səbəbi budur.Yoxsa onun qaranlıq ya da aydınlıq olduğunu hələ ki görə bilməmişik.
 
             Yaxşı bəs bu qaranlıq maddə anlayışı necə yaranıb?
    Bir neçə yüz ildir ki,Newton və Keplerin sayəsində göy cisimlərinin orbitlərini və sürətlərini ölçmə imkanımız var.Bunun isə n qədər formulu var.Bu formulların izahına girməyə ehtiyac yoxdur.Beləliklə,bu modellər və formullar sayəsində bir cismin başqa bir cisimlə təsiri nəticəsində orbitlərini və sürətlərini müyyən edə bilərik.Ancaq yenə də bir xülasə kimi qeyd edək:

   Kütləsini bildiyimiz bir cisim və onun ətrafında hərəkət edən başqa cisimləri düşünün.Misal olaraq Günəş və ətrafında hərəkət edən planetləri göstərə bilərik.Kiçik orbitli olan planetlər böyük orbitlilərə nisbətən daha sürətlə hərəkət edirlər.Yəni Merkuri planeti çox böyük sürətlə Günəşin ətrafında hərəkət etdiyi halda,Neptun çox yavaş sürətlə hərəkət edər.Bunun da səbəbi Günəşdən uzaq cisimlərin cəzbetmə qüvvəsinin azalması ilə daha az kütləçəkim təsirinə məruz qalmasıdır.Riyazi olaraq isə,"hərəkət müddətinin kvadratının,ətrafında döndüyü cismə uzaqlığının 3-cü dərəcədən qüvvəti" kimi qəribə bir düsturu var.

İndiyə qədər apardığımız bütün araşdırmalar və müşahidələr bu formulların,yəni Newton qanunlarının düzgün olduğunu göstərir.Bunun əksinin doğruluğu isbatlanmamışdır.

İndi isə danışdığımız anlayışın miqyasını böyüdək: Qalaktikamız olan Süd Yoluna daxil olan ulduzlar,planetlər,qaz və toz hissəcikləri,ümumilikdə isə kütləsi qalaktikanın mərkəzinə getdikcə daha da sıxlaşır.Qalaktikamızdakı 400 milyarda yaxın ulduz bu kütlə mərkəzinin ətrafında hərəkət edir.Onda belə bir fikir yürüdə bilərik:

Qalaktikamızın mərkəzinə yaxın ulduzlar daha sürətlə,uzaqdakılar isə daha yavaş hərəkət edirlər.

Xeyr.Əfsuslar olsun ki,bunu deyə bilmirik.

Müşahidələr göstərir ki,Süd Yolunun mərkəzindəki ulduzların dövr sürəti daha uzaqdakılardan zəifdir.Yəni bu vəziyyət Newton qanunlarına tərs hesab olunur.İlk olaraq ağlımıza "görəsən hesablamamızda bir tərslik var?" sualı gəlir.Və ya Einstein'in "Nisbilik" nəzəriyyəsinə müraciət edirik.Amma Einstein qanunları ilə hesablasaq belə istənilən nəticə alınmır.Uzaq ulduzlar daha yavaş dönməlidir,ancaq onların sürətinə çatmaq qeyri-mümkündür.

  Hətta bəzi ulduzların dövr sürəti o qədər çoxdur ki,bu sürətlə onlar çoxdan qalaktikamızı tərk etməli idilər.Yəni Süd Yolu qalaktikasının bilinən kütləsi bu ulduzları qalaktikada saxlamaq üçün kifayət deyil.Bu halda əlimizdə 2 səbəb qalır.Ya Einstein və Newton'un cazibə qanunu haqqındakı fərziyyələri səhvdi,ya da biz Süd Yolunun kütləsini düzgün hesablamırıq.Birinci qeyd etdiyimiz səbəb Günəş sistemindəki müşahidələrimzlə öz doğruluğunu sübut etmişdir.Onda,demək ki,kütlə hesablarımızda bir səhvlik var !

  Süd Yolunun kütləsini təkrar-təkrar,bezmədən yenidən ölçdük.Nəticə isə eyni idi.Görə bildiyimiz bu kütlə ulduzların hərəkətlərini anlamağımıza kömək etmir.Qalaktikamızın daxilində bizim görə bilmədiyimz bir maddədən ibarət əlavə kütlənin də olduğu qənaətinə gəlmək lazımdır.Bütün qalaktikanı əhatə edən bu maddə ulduzların orbital hərəkətlərinə təsir edir,üstəlik bu təsiri yarada bilmək üçün maddənin miqdarının Süd Yolu qalaktikasındakı "cəm" maddə və cisimlərin kütləsinin 90 faizi qədər olmağı lazımdır.Başqa sözlə,sən demə indiyə qədər hesabladığımız kütlə qalaktikamızın kütləsinin 10%-i imiş.Qalan 90%-ini isə görə bilmirik.Artıq qalaktikamızda homogen olmayan bir şəkildə mövcud olan "görünməz" maddənin olduğunu qəbul etməliyik.

100 Milyonlarla işıq ili uzaqlıqdakı qalaktikalar qrupunun görünüşü

Uzaq qalaktikaları (daha doğrusu qalaktikalar qruplarını) izlədikdə aydın olur ki,qalaktikaların hərəkətləri və cazibə qüvvələrinin təsiri qaranlıq maddə hesaba alınmadan açıqlana bilməz.Demək ki,kainatın da böyük bir hissəsi məhz bu qaranlıq maddədən ibarətdir.

Əgər qaranlıq maddə anlayışı səhv olsa,onda Newton və Einstein fizikasını bir kənara atmalıyıq.Bu isə mümkün deyil.Yəni qaranlıq maddənin varlığından əminik.Bəs bu qaranlıq maddə nədən ibarətdir?

Bu sualı cavablandıra bilmirik.Ancaq bəzi variantlar mövcuddur.Neytronlar məsələn.Bunlar maddə ilə heç bir şəkildə əlaqəyə girməyən,yəni görülməsi çox çətin olan hissəciklərdir (Neytronlar - işıq sürəti ilə hərəkət edən və maddələrin içindən heç təsir etmədən keçə bilən hissəciklərdir.Bu xüsusiyyətlər səbəbindən də onların qavranılması çox çətindir.Neytronlar çox kiçik,ancaq 0 olmayan kütlələri var.Elektrik yükləri yoxdur) Ancaq bildiyimiz qədərilə,olması lazım olan neytron sayı qaranlıq maddə üçün kifayət etmir.

Bəzi ağır atomlu hissəciklər və müşahidə olunması bir az çətin olan qırmızı cırtdan və  qəhvəyi cırtdan ulduzlar da qaranlıq maddə ola bilərlər.Buraya Yupiter böyüklüyündəki göy cisimləri və gözlə görünməyən qaz və toz hissəcikləri də namizəddir.Ancaq yenə də alınmır.Heç nə bu böyük qaranlıq maddə miqdarını açıqlamağa kömək etmir.

Görə bilmədiyimiz bir şey var.Həyatında heç vaxt bir pəncərə şüşəsi görməyən birinin,pəncərə yerində boşluq olduğunu zənn etməsi kimi bir şeydi əslində vəziyyətimiz.

Bütün bunlara baxmayaraq o qədər də çarəsiz deyilik bu mövzuda.Bəzi açıqlamalar da var.Məsələn,ulduz qrupları haqqındakı bəzi araşdırmalardan aydın oldu ki,bu qruplarda elə ulduzlar var ki,solğun olduqlarından görmək mümkün deyil.Belə ki,bu ulduzların miqdarı kütləvi ulduz qruplarındakı ulduzların ancaq qaranlıq maddə ilə izah edilə biləcəyini ortaya çıxardı.Yəni bəzi kiçik ölçülərdəki bu tip problemləri  izah edə bilirik.Ancaq qalaktik miqyasda bu izah hələ ki mümkün deyil.Əgər Süd Yolu qalaktikasındakı açıqlamanı ulduz qruplarındakı kimi edə bilsək,qaranlıq maddə anlayışına ehtiyac qalmayacaq.Bunu izah edə biləcək alimlərə isə şübhəsiz ki Nobel mükafatı almaqla yanaşı,100 ilin ən yaxşı astrofizikləri adı veriləcək,adları da hələ 2000 il kitablarda qalacaq.

Mənbə:        1.Kozmik Anafor

           2.Wikipedia

Qara dəliklər bildiklərimizin sərhəddidir - 2

              
   Bundan əvvəlki məqaləmizdə qara dəliklər haqqında məlumat vermişdik.Qara dəliklərdə işığın (yəni hər hansı cisim-ulduz,planet və ya başqa kosmik cisim) bu dəliklər tərəfindən udulduğu yerə hadisə üfüqü və ya horizonu (event horizon) deyilir.İşıq da daxil olmaqla,heç bir maddə bu sərhəddi keçdikdən sonra bir daha oradan çıxa bilməz.Qara dəliyə düşən cisim  bütöv halda deyil,fəzanın əyilməsi sayəsində maddə halında hərəkət edir.Bu,insan və ya bərk bir cisim olsa belə nəticə dəyişməz.

                    Qara dəlik necə yaranır?
   Qara dəliklər yaranma mənbələrinə görə ulduz qara dəlikləri,ilkin qara dəliklər,orta kütləli qara dəliklər və super kütləli qara dəliklərə bölünür.

     Ulduz qara dəlikləri - Adından da göründüyü kimi bu qara dəliklər ulduzlarla əlaqəlidir.Ulduzlar həyatları boyu fusion reaksiyaları (ərimə reaksiyası) vasitəsilə hidrogen kimi zəif elementləri dəmir kimi ağır elementlərə çevirir.Bu elementlər cəzbetmə qüvvəsi vasitəsilə ulduzun mərkəzinə doğru çəkilməklə bərabər,həm də itələmə qüvvəsi vasitəsilə xaric olunur.Ancaq bütün zəif elementlər enerjiyə çevrildikdən sonra ulduzdakı cəzbetmə,yəni kütləçəkim qüvvəsi itələmə qüvvəsinə üstün gəlir və ulduz öz mərkəzinə doğru çökür.Bir çox ulduz bu hadisədən sonra "ağ cırtdan"lara çevrilər.Ancaq daha böyük ulduzlar-Günəşdən 15 dəfə ağır ulduzlar həyatlarını sonlandırarkən sürətli nüvə büzülməsi keçirərək təxminən 8km diametrli,10^16 qram/sm³ (10 üstü 16) sıxlığında qara dəliyə çevrilirlər.

Qara dəlikdən maddə və ya foton'un qaça bilməyi üçün onun sürəti işıq sürətindən böyük olmalıdır.İşıq sürətindən daha böyük bir sürət hələ ki kəşf edilmədiyindən,bu hadisə bizə müəmmalı olaraq qalır."Qara dəliyə düşən maddə artıq başqa bir kainatdadır".Bu fikir bizə maddənin kainatdan kənara çıxdığını söyləmir.Sadəcə olaraq maddə ilə artıq əlaqəmiz kəsilmişdir.

NGC 7052 adlı qalaktika və mərkəzdə qara dəlik səbəbi ilə yaranmış toplanma diski.Bu qara dəlik ulduz qara dəliyidir.

Qara dəliklərdə çox güclü cazibə qüvvəsi olduğunu bilirik.Qalaktikaların mərkəzlərindəki qara dəliklər ətrafdakı ulduzlardan komponentlər qopararaq toplanma diski yaradır.Bu toplanma diskindəki maddələr isə bir müddət sonra qara dəlik tərəfindən udulur.

       İlkin qara dəliklər - kainat ilk yaranan vaxtlarda maddələrin mükəmməl sıxlığından yarandığı fərz olunur.Böyük Partlama (Big Bang) modelinə görə kainat yaranandan sonrakı ilk bir neçə dəqiqədə temperatur və sıxlıq dəhşətli dərəcədə çox olub.Bu dəliklər də elə yüksək sıxlıqdakı dalğalanmalardan yaranmışdır.Kütləsi 10 üstü 14 vəya 10 üstü 23 kq olan bu maddələr alimlərin son dövrlərdə kəşf etdikləri qaranlıq maddə də ola bilərlər.Bu qara dəliklər qalaktikaların mərkəzində deyil,kosmosdakı boşluqlarda yerləşir.Mikro qara dəliklər də adlanır.

    Orta kütləli qara dəliklər - 100-10.000 Günəş kütləsinə bərabər olan bu qara dəliklər kiçik və super kütləli qara dəliklər arasında aralıq mövqe tuturlar.40 il əvvələ qədər qalaktikaların mərkəzlərinə yerləşdikləri bilinməkdəydi.Ancaq əslində belə deyildi.Kainatda boş halda gəzən bu qara dəliklər çox güclü işıq saçırlar.Əslində isə bu işıq onlardan yox,udduqları cisimlərdən-ulduzlardan gəlir (Bu işığı ovdan gələn ah-nalə kimi də başa düşə bilərsiniz).Bəzi alimlər elə düşünürlər ki,orta kütləli qara dəliklər ulduz qara dəliklərinin daha da böyümüş formalarıdır.Orta kütləli qara dəliklərə nümunə olaraq M-82 qalaktikasındakı qara dəliyə baxaq.Parlaqlığına baxsaq görərik ki,kütləsi 460 Günəş kütləsinə bərabərdir.Bizim qalaktika olan Süd yolundan 5 qat,mərkəzindən isə 1 qat daha parlaqdır.Teleskopla baxdıqda M-82 göy üzündəki ən parlaq qalaktikadır.

     M-82 qalaktikasının X-şüa teleskopundan görünüşü.Mərkəzdə görsənən qırmızı rəng qara dəlikdən çıxan                                                                        X şüasıdır.

    Orta kütləli qara dəliklər də ətrafındakı ulduzların maddələrindən bəslənərək həyatlarını davam etdirirlər.Əvvəlcə ətrafındakı ulduzun xarici təbəqəsini,daha sonra isə daxili təbəqəsini sovurur.Bu zaman isə ətrafında toplanma diski yaradır.

  Orta kütləli qara dəliklərə daha bir nümunə.Şəkildə göstərilən parlaq cisim ESO 243-49 qalaktikasıdır.Dairəyə alınmış cisim isə HLX-1 qara dəliyidir.Bu qara dəlik 2004-cü ildə göndərdiyi ultra radiasiya şüası ilə ilk dəfə görünmüşdü.Ancaq həmin vaxtlar onun qara dəlik olduğu bilinmirdi.2009-cu ildə isə rəsmən qara dəlik olduğu elan olunmuşdur.

Super kütləli qara dəliklər haqqında məlumat növbəti məqaləmizdə olacaq.