Vera Rubin ve karanlık madde

Gizem Çoban - @astronomystery

Vera Rubin, 10 yaşındayken Washington DC’deki yatak odasının penceresinden yıldızları izlerken astronomiye ilgi duymaya başladı. Babası ona kendi teleskopunu yapmasına yardım etti ve onu amatör astronomların toplantılarına götürdü ve 1948’de Vassar Koleji’nden mezun olan tek astronomi öğrencisiydi. O yıllarda “okumuş kadın” olmak, “bilim kadını” olmak toplumsal ayrımlar ve üniversitelerin yıkılmaz zannedilen kuralları yüzünden biraz zor olsa da Rubin şansını denemeyi hiç bırakmamış.

Rubin, Princeton Üniversitesi’nden bir lisansüstü kataloğu talep etti, ancak yanıt alamadı; çünkü Princeton o yıllarda lisansüstü programların çoğuna kadınları kabul etmiyordu ve bu olaydan yaklaşık 25 yıl sonra astronomi alanında kadın yüksek lisans öğrencilerini kabul etmeye başladı. Bunun yerine yüksek lisansını Cornell Üniversitesi’nde aldı; burada Hans Bethe ve Richard Feynman’dan dersler aldı ve gelecekteki kocası Robert Rubin ile tanıştı. 1950’de doktora öğrencisi olarak Georgetown Üniversitesi’ne geçti ve sonunda öğretim üyesi oldu. 

GÖZLEMEVİNDE İLK KADIN 

Rubin, mezun olduktan sonra Montgomery County Junior College’da öğretmenlik yaptı ve aynı zamanda Georgetown Üniversitesi›nde araştırma görevlisi olarak çalıştı ve 1962’de orada yardımcı doçent oldu. Ayrıca 1965 yılında Palomar Gözlemevi’nde ekipmanları kullanmasına izin verilen ilk kadın oldu. Bundan önce kadınların tesislere erişmesine izin verilmiyordu. 1965’te Washington Carnegie Enstitüsü’nün Karasal Manyetizma Bölümü’nde de görev aldı ve 2016 yılında ölümüne kadar orada gökbilimci olarak çalıştı.  

Rubin’in ilk çalışmaları bu alandaki meslektaşları tarafından kolaylıkla kabul edilmedi; doktora tezi görmezden gelindi ve Carnegie Enstitüsü’nde araştırmacı olarak yeniden ele aldığı yüksek lisans tezi büyük ölçüde tartışmalıydı. Daha az tartışmalı bulgular elde etme umuduyla Rubin, gelişmiş bir spektrometre geliştiren gökbilimci Kent Ford ile bir araya geldi ve sarmal gökadaları incelemeye başladı. Rubin ve Ford şaşırtıcı bir şekilde sarmal galaksideki dış yıldızların merkezdeki yıldızlar kadar hızlı döndüğünü keşfettiler; bu da galakside ekstra yerçekimi sağlayan başka bir şeyin olması gerektiğini gösteriyordu. Bu gözlem, ilk olarak 1933’te Fritz Zwicky tarafından öne sürülen, ancak Rubin ve Ford bulgularını açıklayana kadar (şu anda Rubin-Ford etkisi olarak biliniyor) çoğu bilim adamı tarafından reddedilen, karanlık maddenin varlığına dair ikna edici kanıtlar sağladı. Bu teori, spiral galaksilerin dairesel eğrilerinin teorik eğrilerle uyuşmamasının nedenlerini açıklamaya yönelikti. 

Rubin, yoğun tartışmalardan sıkıldığında, umutsuz bir şekilde bu konulardan uzaklaşmak amacıyla çalışma alanını Andromeda Galaksisi’ne odakladı ve galaksilerin dairesel eğrilerini incelemeye başladı. Yaptığı çalışmalarda galaksilerin dönüş hızıyla ilgili bulgularını paylaştı ve galaksilerin tahmini hareketleri ile gerçekteki hareketleri arasındaki uyumsuzluğu net bir şekilde ortaya koydu. Galaksiler, beklenenden daha hızlı dönüyordu ve bu hız, yıldızların kütle çekim etkileriyle bir arada tutulmalarına yetmediği için, merkez kaç kuvveti nedeniyle dağılmaları gerekiyordu. Ancak, galaksiler dağılmıyordu. Bu durumu açıklamanın tek yolu, göremediğimiz büyük miktardaki madde tarafından oluşturulan kütle çekim etkisi olabilirdi ve bu maddeye "karanlık madde" denildi. Bu fenomen, galaksi dönüş problemi olarak adlandırıldı ve Rubin’in hesaplamaları, galaksilerde gözlemlediğimiz miktarın 10 katı kadar daha fazla karanlık madde olması gerektiğini gösterdi. Bu çabalar, karanlık madde teorisine yol açtı. 

1970’lerde Rubin, karanlık maddenin varlığına dair o güne kadar bulunan en güçlü kanıtı ortaya koydu. Karanlık maddenin yapısı hala bilinmez olsa da, varlığı evrenin nihai kaderini anlamamız için kritik bir öneme sahiptir. 

Şu anda, karanlık madde teorisi, galaksi dönüş problemine en uygun çözüm gibi görünmektedir. Bilim dünyasında ortaya atılan alternatif bir teori olan Modifiye Edilmiş Newton Dinamikleri (MOND), henüz yeterli destek bulamamıştır. Ancak, Rubin, MOND yaklaşımını tercih etmektedir ve tercihini şu sözlerle açıklamaktadır: «Eğer seçme şansım olsaydı, Newton›un yasalarını uzak mesafeler için modifiye ettiğimizde evrenin hareketini açıklayabilecek olmasını tercih ederdim. Bu, evrenin yeni bir tür, bilinmeyen çekirdek altı parçacıkla dolu olduğunu düşünmekten çok daha çekici." 

Karanlık madde parçacıklarını gözlemlemek ve özelliklerini belirlemek için bir dizi araştırma yürütülmektedir. Bu araştırmalar genellikle doğrudan gözlemler ve dolaylı gözlemler olarak iki ana kategoriye ayrılabilir. Doğrudan gözlem araştırmaları genellikle yer altında inşa edilen laboratuvarlarda gerçekleştirilir ve burada karanlık madde parçacıklarının dedektörler içindeki atomlardan saçılma olayları incelenir. Öte yandan, dolaylı gözlemlerde karanlık madde parçacıklarının bozunması veya yok olması sonucunda oluşabilecek ürünler üzerinde araştırmalar yapılır.