Kainatımızın forması. Qaranlıq maddə və Qaranlıq enerji

Son dövrdəki elmi məlumatlarla, kainatda görünməyən qüvvələrin, görünən qatı maddəni necə meydana gətirib-istiqamətləndirdiyini daha dəqiq və konkret olaraq görməyə başladıq. Bu güclərdən biri də "qaranlıq maddə" ilə "Qaranlıq enerjidir".Əvvəl kaiantin formasi haqqinda biraz danişim sonra əsas məsələyə keçək.

Kainatda ümumi maddə - enerji miqdarı, zaman-məkan həndəsəsini,zaman-məkan həndəsəsi də maddə və enerjinin necə davranacağını müəyyən edir. Əgər kainatda kifayət qədər maddə varsa cazibə qüvvəsi, kainat genişlənməsini bir gün dayandırıb öz üzərinə çökməsinə səbəb olacaq. Bu cür kainatın həndəsəsi, "Kürə" şəklində öz üzərinə bağlı olub sonlu amma sərhədsiz bir quruluşa malikdir. Buna görə, zaman ölçüsündə, yəni 4. ölçüdə virtual bir radiusu var (kainatı iki ölçülü kürənin səthi olaraq düşünsək, "zaman ölçüsü" kürənin səthindən mərkəzinə doğru gedən " xətt" olmaqdadır). Hər hansı bir kənarı, mərkəzi, başlanğıc nöqtəsi də yoxdur, eynilə bir şarın səthi kimi. Kainatı, şarın səthi, içindəki ulduzları, qalaktikaları də bu iki ölçülü səth üzərində iştirak edən nöqtələr olaraq düşünsək kainatın, üçüncü (yəni, dördüncü) ölçü olan "zaman ölçüsündə" bağlı olduğunu görərik. Bu kainatın bir nöqtəsindən yola çıxdığımızda (işıq sürətiylə milyardlarla il davam edəcək olsa da) təkrar eyni yerə gəlirsiniz. Belə bir kainatda zamanın, big-bang ilə bir başlanğici olduğu kimi eyni zamanda, kainatın öz içinə doğru büzülməyə başlamasıyla universal bir "qara dəliyə" çevrilərək bir sonu da vardır. Yəni, zamanın bir başlanğıcı və sonu mövcuddur.

Əgər kainatın genişləmə sürəti cazibə qüvvəsinə ekvivalentdisə, o zaman kainatın əyriliyi sıfır olar və şəkli də, "Düz (Evklid)" həndəsəsi şəklində olar. Belə bir kainatda cazibə, kainatı dayandırıb öz üzərinə çökməsinə səbəb olmasa da genişləndirilməsi sürətinin ancaq sonsuz bir zamanda dayanmasını təmin edər. Buna qarşılıq çəkilişə səbəb olan maddənin bir-birlərindən qaçma sürəti, çəkiliş gücündən çox çoxdursa, yəni gənişləməyi dayandıracaq kifayət qədər kainatda maddə yoxdursa, o zaman kainat artan bir sürətlə genişlənəcək ki, bu vəziyyətdəki kainatın zaman-məkan həndəsəsi, kürənin tam tərsi olan "mənfi" əyrilikdə (buna "Hiperbolik" və ya "Lobachevski" modeli də deyilməkdədir) açiq formasında olur (big-banga qarşi duran bu model sonsuzdan gəlib sonsuza gedən 1 kainati təsvir edir). Sahib olduğu bu əyriliyə görə yenə də virtual bir radiusu var (hiperbolik şəklin birdən çox ola biləcək formaları da vardır).

"Hiperbolik" və "Düz(Evklid)" kainatın, sonlu olmadan yenə mərkəzi, sərhədi, kənarı yoxdur və kainatın ucları da sonsuza doğru açıqdır. Heç bir şəkildə ikiyə ya da öz üzərinə bükülə bilməz. Bununla birlikdə "Evklid (Düz)" həndəsəsində iki nöqtə arasında çəkilən xətt düz ikən, "Kürə" ya da "Hiperbolik" həndəsədə iki nöqtə arasındakı düz xətt parçası əyridir.Düz kosmosda bir xəttə, o xətt xaricindəki hər hansı bir nöqtədən tək bir paralel xətt çəkilə bilərkən eyni vəziyyət, bir "Kürə" kosmos üzərində heç bir şəkildə çəkilə bilinməz. "Hiperbolik" kosmosda isə belə bir xəttə, sonsuz sayda paralel xətt çəkmək mümkündür. Əlbəttə bu paralel xəttlər düz xətt deyil, əyri xətlərdir

"Kürə" şəklindəkizaman-məkanda, iki paralel şüa dəstəsi göndərdiyimizdə bu şüalar milyon yada milyardlarla işıq ili uzaqlıqdakı bir nöqtədə birləşir, kesişir. Bu həndəsi kainat səthinə bir üçbucaq ilə (r) radiuslu bir çevrə çəkmiş olsaq üçbucağın daxili bucaqlarının cəmi, 180 dərəcədən böyük (elə ki, hər üç bucaq 90 dərəcə də ola bilməkdədir), çevrənin uzunluğu isə, 2 (pi) r dən kiçik olardı. Buna qarşılıq mənfi əyriliyə sahib hiperbolik zaman-məkan həndəsəsində isə, yenə belə məsafədəki bir nöqtədə, şüalar bir-birlərindən uzaqlaşmağa başlar. Bu həndəsədəki üçbucağın daxili bucaqlarının cəmi da, 180 dərəcədən kiçik, belə bir çevrənin uzunluğu isə, 2 (pi) r dən böyük olardı.Düz kainatda də bu şüalar sonsuza qədər paralellik vəziyyətini qoruyarlar. Buna qarşılıq Evklid (düz) kosmos üzərindəki bir üçbucağın daxili bucaqlarının cəmi, 180 dərəcəni, (r) radiuslu çevrə uzunluğu da 2 (pi) r-i göstərəcək.










Kainatın hərəkətini daha yaxşı təsəvvür edə bilməyimiz üçün, yuxarı doğru atılan bir daş nümunəsiylə belə düşünə bilərik. Birinci vəziyyətdə havaya bir daş atsaq əgər daşın sürəti yerin qaçma sürətindən(1 ci kosmik sürət) çox deyilsə daş yerə düşər. Əgər daşın sürəti, dünyadan qaçma sürətindən(1 ci kosmik sürət) böyüksə o zaman daş (təcilli olaraq) artan bir sürətlə hərəkətinə davam edər. Bununla birlikdə daşın sürəti, dünyadan qaçma sürətinə bərabərsə daş əsla dünyaya geri dönməz. Kainatın davranış formasını da, kainat sıxlığıyla müqayisə da ifadə edə bilərik. Beləcə "Düz Kainatın" sıxlığı, kritik sıxlıqda olar. Bu sıxlığdan yüksək qiymətlərdə, qalaktikaların bir-birlərindən qaçma sürəti kafi olmadığından kainat yuxarida danişdiğimiz "kürə" yəni bağli modelə uyarkən, yox əgər kainat sıxlığı kritik sıxlığdan azdirsa, qalaktikalar bir-birlərindən artan bir sürətlə uzaqlaşacaq yəni hiperbolik kaiant modelini bizə verər.

Keçmişdə isə, Nyutona görə kainat sonsuz və statikdi.Çünk ona görə, kainat sonsuz və homogen olduğundan cisimlərin bir-birlərinə tətbiq gösterdiyi cazibə qüvvəsi səbəbindən, bir-birlərini tarazlaşdirmaqdaydi (bu isə bir çox paradoksa səbəb olmaqdadir). Hətta Einstein belə ilk zamanlarda öz qurduğu tənliklərin əksinə, kainatın "statik " olduğunu düşündü və daha sonra bunu həyatinin ən böyük səhvi olduğunu dilə gətirdi. Halbuki kainat, "De Sitter" tərəfindən aparılan hesablamalar nəticəsində yalnız boş kosmosda yəni, heç bir maddə və enerjinin olmadığı bir kainat üçün bu statiklik gerçək ola bilərdi ki, əgər maddə varsa mütləq kainat hərəkətli olmaq məcburiyyətində idi. Bu boş kosmosa eyni zamanda "Eynşteyn - De Sitter" kosmosu adı verilməkdədir. Ancaq Edwin Hubble tərəfindən edilən müşahidələrlə kainatın, eynilə şişən bir şar səthi kimi, o səth üzərində düşündüyümüz bütün qalaktikaların bir-birindən sürətlə uzaqlaşdığı yəni, kosmosun genişlənməsi isbat edilmişdir.Həmçinin kainatın genişlənməsi, kosmosun genişləməsi olduğundan, kainat "Planck ölçülərində" (big-bang in 10⁻⁴³ saniyə, 10⁻³³m də) olarkən maddə və enerjinin sıx halda olması, eyni zamanda bildiyimiz kosmosun özünün də o nöqtədə sıxlaşdığı mənasını verər (nəzəri olaraq Planck ölçüləri altinda da zaman-məkan var amma hesablamalara görə bura zaman-məkanin titrəşməsi nəticəsində həndəsəsi tamamilə pozulduğundan, fərqli deyişlə "Kvant Köpüyü" dediyimiz xaotik quruluşa çevrildiyinən bunu "Planck ölçüləriylə" sərhədləndirərək danışdım). Yəni qısacası, "big-bang" olmadan əvvəl, bildiyimiz kosmosun və zamanın özü də yox idi. Bunun bir dəlili də kainatdakı bütün kütlə və bunların hərəkət enerjilərinin toplami ilə cazibə qüvvəsinin meydana gətirdiyi enerjinin bir-birinə bərabər olmasıdır. Yəni, kainatın ümumi enerjisinin sabit olmasıdır.

Bununla birlikdə, geniş bir baxımdan kainata baxdığımızda kainat quruluşunun homogen olduğu ortaya çıxmışdır. Yəni kainatın hər yerində sıxlıq, bərabər olduğundan kainat olduqca düzgündür. Homogen olan kainatın içindəki hər bir cisim (qalaktika), aralarındakı uzaqlıqla doğru mütənasib olaraq genişləndiyindən kainatın hansı qalaktikasına baxılırsa baxılsın kainat, yenə eyni şəkildə görünür (buna İzotrop xüsusiyyəti də deyilir). Və yenə eyni zamanda kainatın hansı nöqtəsindən baxılırsa baxılsın müşahidəçiyə nisbətlə müşahidəçi, özünü kainatın mərkəzində görər. Qalaktikaların bir-birlərindən uzaqlaşma (dolayısıyla da kainatın genişləmə) sürəti isə (tam olaraq bilinemese də təxminən olaraq), 3,26 milyon işıq ili üçün saniyədə 55-70 km dir. 6,52 milyon işıq ili üçünsə bu, 110 - 140 km dir, ... və s.

İndi əsas mövzumuza gəlsək, bu gün aparilan çox dəqiq ölçmə kainatın artıq artan bir sürətlə genişlənməkdə olduğunu və "Düz" bir həndəsəyə sahib olduğunu göstərməkdədir. Yəni kainatımızdakı maddə, kritik sıxlığa çox yaxindir demək olarki eynidir. Bu səbəblə təcilli bir şəkildə sonsuza doğru genişlənir. Ancaq burada bir problem ortaya çıxmaqdadır. O da, yenə aparilan ətraflı müşahidələrlə kainatdakı ümumi maddə və enerji sıxlığının bu kritik sıxlığdan çox-çox az olmasinin görülməsidi. Yəni kainatımız sahib olduğu sürətə qarşı, bu ankı müşahidə edilən maddə və enerji miqdarına görə çoxdan parçalanıb dağılması lazım idi lakin daha çox maddəyə, daha doğrusu maddə və enerjiyə sahibmiş kimi davranmaqdadır. Bu da, bu anda görünən kainatda genişlənməsini təmin edəcək səviyyədə artıqdan bir maddənin, yəni görünməyən "qaranlıq maddə və Enerjinin" var olduğunu bizə göstərir.Yalnız bu deyil.Aparilan müxtəlif müşahidələrlə də məsələn, bir qalaktika toplusu içərisindəki qalaktikaların ümumi kütləsinin, onları bir yerdə tutan kütlə cazibə qüvvəsini yaradacaq səviyyədə olmadığı göstərilmişdir. Yəni, müşahidə edilən cazibə qüvvəsi, olması lazım olandan çox daha çoxdur. Bu isə qalaktikaların sahib olduqları sürəti hesablanaraq müəyyən edilmişdir. Bunu bir az daha da aydin desəm, kütlə cazibə qüvvəsi, obyektlər arası məsafənin kvadratı ilə tərs, kütlələrin böyüklüyü ilə doğru mütənasibdir.Həmçinin yenə bir riyazi bərabərliyə görə, fırlanma sürəti ilə cazibə qüvvəsi yəni kütlələr arasında da bir əlaqə vardır. Bu səbəblə, cazibə nə qədər yüksəksə, bir cisimin digər bir cisim ətrafındakı və ya iki cismin müəyyən bir mərkəzi nöqtə ətrafındakı dönmə sürətləri də o qədər çox olar. Bu səbəbdən qalaktika çoxluqları üzərində aparilan araşdırmalar, qalaktikaların bir mərkəz ətrafındakı orbit sürətlərinin, olması lazım olandan çox daha yüksək olduqlarını göstərmişdir.
Həmçinin bənzər bir vəziyyət qalaktikaların öz içlərində də müşahidə edilmişdir. Məsələn sarmal qalaktikalar baxıldığında parlayan ulduz miqdarının, qalaktika mərkəzinə yaxın yerlərdə daha sıx, qalaktika mərkəzinin uzaklarında isə, daha az sıx olmaqdadır. Fırlanma sürətinin, cisimlərin sahib olduğu kütlə ilə doğru mütənasib olaraq artması səbəbindən, qalaktika mərkəzinə yaxın bölgələrin fırlanma sürətinin yüksək, mərkəzdən uzaq yerlərin isə, daha yavaş olması lazımdır. Halbuki vəziyyət belə olmayıb qalaktikanın fırlanma sürətinin, qalaktikanın hər yerində eyni olduğu, bu səbəbdən mərkəzdən uzaqlaşdıqca ulduzların olması lazım olandan çox daha sürətli olduqları görülməkdədir. Belə ki, xarici hissəsinə yaxın ulduzlar az qala qalaktikadan ayrılacaq səviyyədə yüksək sürətdə dönməkdədirlər.Bununla birlikdə, mərkəzə yaxın ulduzların da olması lazım olandan çox daha sürətli dönməkdə olduqları, bunların da çoxdan qalaktika xaricinə çıxmaları, fırlamaları lazım idi. Yəni, bunların da görünən kütlələri bu sürətlərdə hərəkət etmələri üçün kifayət deyil. Bu səbəbdən aparilan hesablamalar və müşahidələr nəticəsində qalaktikalarda, "Qaranlıq maddənin" varlığı həmçinin yenə bütün qalaktikalardan hər birinin "qaranlıq maddə" tərəfindən büründüyü ortaya çixmaqdadir. Yəni qalaktikaların ətrafında, o qalaktikaların dağılmasına maneə törədəcək və bərabər sürətlərdə çevirəcək miqdarda "qaranlıq maddə" var (hər bir qalaktikanın dönmə sürətləri də bir-birindən fərqlidir). Nəticə olaraq kainatda bilinən-görünən maddə və enerji, var olanın ancaq 4%-ni təşkil edərkən, 96%-i da görünməyən amma təsirləri ölçülən qaranlıq maddə və enerjidən meydana gəlməkdədir.Geriyə qalan 96%-lıq hissəsinin də 73 % nı "Qaranlıq enerji", 23% ' nı isə "Qaranlıq maddə" təşkil edir.Bir şeyi də deyimki "qaranlıq maddə" ifadəsindəki "maddə" sözü də bildiyimiz mənada maddə deyil. Daha çox kütləsi olan enerji hissəciyi olaraq düşünülməkdədir.

"Qaranlıq maddə və enerji" ətrafa nə işiq yayir nə də ətrafdan işiq sovurur. Yəni, işıqla və digər elektromaqnit dalğalarla heç bir şəkildə qarlılıqlı təsirə girməməkdədir. "Qaranlıq maddə", eyni anda həm öz cinsi olan "qaranlıq maddə" ilə, həm də görünən (bilinən) maddəylə yalnız Kütlə cazibəsi (Qravitasiya qüvvəsi) olaraq təsirə girir. Kainatın hər yerində homogen (düzgün dağılmış) olaraq olan "Qaranlıq Enerjinin" hissəcikləri də, bir-birlərini itələyir beləcə, kainatı genişlətməkdədirlər. Beləcə digər hisseciklər kimi Big-Bang 'lə yaradılan "qaranlıq maddə", bilinən maddə ilə təsirlənə bildiyindən qalaktikalar meydana gəlmişdir. Çünki kainat ilk zamanlarında hidrogen və heliumdan ibarət olan tək bir qaz buludu halında idi. Buna görə əgər "qaranlıq maddə" olmasaydı, kainat o qədər homogen olardı ki planetlər, ulduzlar, qalaktikalar meydana gələ bilməzdi.Halbuki tam tərsinə və də mükəmməl bir şəkildə, işıq sürətindən az yavaş hərəkət edən "Qaranlıq maddənin" hissəcikləri eynilə bir inşaatın quruluş skeleti kimi, "kainatın skeletini"meydana gətirmişdir.Sanki bir hörümçək toruna bənzər şəkildə bütün kainatı bürümüş və bilinən maddəni əhatə edərək incə nizamlı olan kainatdakı nizamı meydana gətirmişdir. Nəticə olaraq, "qaranlıq maddə" ulduzların, planetlərin və yer üzündəki həyatın meydana gəlməsi üçün həyati bir əhəmiyyət təşkil etmiş və hələ də etməkdədir.

"Qaranlıq maddənin" hissəcikləri, insan bədənindən, obyektlərin və planetlərin, ulduzların içindən maddə atomları və hissəcikləriylə təsirlənmədən onlarla toqquşmadan keçib gedirlər, eynilə görünməz bir insanın divarın o biri tərəfinə keçməsi kimi. Belə ki, bu hissəciklər bir iynə ucu qədər yerdən on, yüz milyardlarla sayda keçirlər. Əgər əlimizdə bir ovuc "qaranlıq maddə" tutmuş olsaydıq onun bir ağırlığa sahib olduğunu hiss edər, barmaqlarımızın arasından, əlimizin dərisi içindən keçərək yerin içinə girdiyini, heç bir şeylə (torpaqdakı saysiz-hesabsiz zərrəciklərlə) təsirlənmədən və onlarla toqquşmadan dünyanın digər tərəfindən çıxıb getdiyini

Çoxunuz deyə bilərsizki bəlkədə "Qaranliq" maddə hansisa elmin tapa bilmədiyi 1 makroobyekt hissələridi.Amma elə deyil.Kainatdaki bütün atom sayini bilirik.Bunlar hesaba qatılsa belə, yenə də kainatdaki kritik kütlə dəyərindən çox uzaq qalar.Həmin kritik kütləni tamamlayan isə "qaranliq maddə" və "Qaranliq enerjidir".Həmçinin bildiyimiz-tanidiğimiz bəzi hissəciklərin, "qərarsız" olmalarından ötəri müəyyən bir müddət sonra "protana" dönüşürlər. Halbuki "Qaranlıq maddə hissəcikləri" bütünlüyüylə qərarlı olub heç bir şeyə çevrilmirlər. Bu səbəblə "Standard Model" içində bilinən heç bir hissəciyə bənzəmir.

Bu gün "Qaranlıq maddəyə" ola biləcək ən böyük namizəd olaraq, onunla mükəmməl səviyyədə ortaq xüsusiyyətlərə sahib olan "WIMP" deyilən dənəciklər göstərilməkdədir. Bu hissəciklər "Standart Modelin" xaricində nəzərdə tutulan (xaricində olmasa belə "uc nöqtələrində" düşünülən) və "protonun" kütləsindən böyük amma maddəylə çox zəif qarşılıqlı təsirdə olan (hardasa yox deyiləcək qədər ) zərrəciklərdir. Zəif Nüvə və Qravitasiya ilə təsirlənsələrdə, Güclü Nüvə və Elektromaqnit qüvvəsi ilə qarşlılıqlı təsirə girmədiyindən teleskoplarla təsbit edilməsi imkansız hisseciklerdir. Ancaq yenə də bu zerreciklerin varlığı qəti deyil, yalnız fərziyyə olaraq düşünülməkdədir.Qaranlıq mədəninin təsiri, zaman-məkani, bu səbəbdən yanından keçən (bu zaman-məkanda hərəkət edən) işığı bükdüyündən ötəri "lupa təsirinə" səbəb olmaqdadir. Bu da alimlərə "Qaranlıq maddənin" kosmosdakı mövqelərinin xəritəsini rahatlıqla çıxardılmasını təmin etməkdədir.

Alimlər "Qaranlıq maddənin" varlığını konkret olaraq isbat etmək üçün müxtəlif üsullarda istifadə edirlər.Bir üsul da, torpağın 700 metr altında, sıfırin altinda temperaturda çox sıx "Germanyum" atomlarından meydana gəlmiş lövhələr (kristallar) yerləşdirilərək, "qaranlıq maddə" zərrəciklərinin bu kristallara toqquşmasini, qarşlılıqlı təsirə girmələrini müşahidə etməkdir. "Qaranlıq maddə" hisseciyi çox az təsirə girmiş olsa da, əgər bir dənəsi bu atom nüvələriylə təsirə girmiş olarsa ortaya çıxacaq olan istilik, mühitdə istilik fərqliliyini ölçən alətlər köməyiylə təsbit edilə biləcək. Ancaq on ilə yaxın bir müddətdir aparilan araşdirmalar nəticəsində belə hissəcik müşahidə edilə bilinməmişdir.