Astrofizik alanında yaşanan en büyük gizemlerden biri, galaksilerdeki kuvvetlerin hesaplanan değerlerden farklı olmasıdır. Galaksiler, Newton'un yerçekimi kanunlarını uygulayarak tahmin edilen hızdan çok daha hızlı dönmektedir. Bu durum, Güneş Sistemi'nde mükemmel şekilde işleyen bu kanunların galaksilerde geçerli olmadığı izlenimini vermektedir.
Galaksilerin dağılmasını engellemek için ek bir yerçekimi kuvvetine ihtiyaç duyulmaktadır. İşte bu noktada, karanlık madde adı verilen görünmez bir madde fikri ilk kez ortaya atılmıştır. Ancak bu madde hiç kimsenin gözüyle görülmemiştir ve standart modelindeki parçacıklar arasında karanlık madde olabilecek nitelikte hiçbir parçacık bulunmamaktadır. Bu nedenle, karanlık madde oldukça egzotik bir şey olmalıdır.
Bu durum, galaksilerdeki farklılıkların Newton'un kanunlarının bozulmasından kaynaklandığı fikrini beraberinde getirmiştir. Bu fikirler arasında en başarılı olanı, İsrail'li fizikçi Mordehai Milgrom'un 1982 yılında önerdiği Milgromian dinamikleri veya Mond'dur. Ancak son araştırmalar, bu teorinin sıkıntılı olduğunu ortaya koymaktadır.
Mond'un temel savı, yerçekiminin çok zayıf olduğu durumlarda, yani galaksilerin uç noktalarında Newton'un beklentilerine göre farklı davranmaya başladığı yönündedir. Mond, karanlık madde olmaksızın galaksi dönüşlerini oldukça başarıyla tahmin edebilmektedir ve bazı diğer başarıları bulunmaktadır. Ancak bu başarıların birçoğu, Newton'un kanunlarını koruyarak karanlık madde ile de açıklanabilmektedir.
Peki Mond'u kesin bir şekilde test etmek için ne yapmalı? Bu konuda uzun yıllardır çalışmalar yürütülmektedir. Asıl önemli olan nokta, Mond'un sadece yerçekiminin davranışını belirli bir uzaklıkta değil, düşük ivmelerde değiştirmesidir. Herhangi bir gök cismine, bir gezegene, yıldıza veya galaksiye uzak olduğunuzda, daha düşük ivmeyi hissedersiniz. Ancak bu, Mond etkilerinin genellikle birkaç bin ışık yılı uzaklıkta devreye gireceği anlamına gelir. Bir yıldızı incelediğinizde, etkiler onda çok önemli hale gelir. Bu, bir astronomik birimi (AB) Yer ve Güneş arasındaki mesafe birkaç bin kat büyük olan sadece bir onda bir ışık yıl uzaklıkta görülebilir. Ancak düşük Mond etkileri, Güneş Sistemi'nin dışında olduğu gibi daha küçük ölçeklerde de algılanabilir.
Bu durum bizi, 2004 yılında başlayan ve 2017'de Satürn'e ateşli bir şekilde çarpan Cassini misyonuna getirir. Satürn, Güneş'e 10 AB mesafede dolanmaktadır. Mond'un tuhaflığı nedeniyle, galaksimizden gelen yerçekimi, Satürn'ün yörüngesinin Newton'un beklentilerinden farklı bir şekilde sapmasına neden olmalıdır.
Bu durumu test etmek için, Dünya ile Cassini arasındaki radyo atışlarını zamanlayarak sonuçlar elde edebiliriz. Cassini, Satürn'ü çevrelediği için, gezegenimizle Satürn arasındaki mesafeyi ölçmemize yardımcı olmuş ve Satürn'ün yörüngesini tam olarak takip etmemize olanak sağlamıştır. Ancak Cassini, Mond'un beklenen türdeki herhangi bir anormalliği bulamadı. Satürn için hala Newton'un kanunları işliyordu.
Yakın zamanda sonuçları daha derinlemesine inceleyen Harry Desmond adlı bir araştırmacı, galaksinin kütlelerini parlaklıklarından hesaplamada değişiklik yapılması durumunda, belki de Mond Cassini verilerine daha iyi uyan bir model elde edilebileceğini öne sürdü. Bu durum, Mond'un galaksi dönüş modellerine uyum sağlamak için ne kadar yerçekimi desteği sağlaması gerektiğini ve dolayısıyla Satürn'ün yörüngesi için beklenen etkileri değiştirebilir.
Diğer bir belirsizlik faktörü ise çevredeki galaksilerden gelen yerçekimi etkisidir ve bu da küçük bir etkiye sahiptir. Ancak yapılan çalışma, Mond'un galaksi dönüş modellerine uyum sağlamak için gereken ayarlamalara rağmen, Cassini radyo izleme sonuçlarıyla uyum sağlanamayacağını gösterdi.
Gökbilimciler tarafından genellikle dikkate alınan ve çeşitli belirsizliklere izin veren standart varsayımlar göz önüne alındığında, Mond'un Cassini sonuçlarıyla eşleşme olasılığı oldukça düşüktür. Bu durum, bilimdeki bir keşif için kabul edilen "5 sigma" altın standardının iki katından daha fazla ve yaklaşık 21 yazı-tura atma olasılığına eşittir.
Mond için bir kötü haber daha var
Mond için sadece bu kötü haber değil. Başka bir test, birkaç bin AU (astronomik birim) uzaklıkta ortak bir merkez etrafında dönen iki yıldızdan oluşan geniş ikili yıldızlar tarafından sağlanır. Mond, böyle yıldızların birbirleri etrafında Newton'un yasalarıyla beklenenden %20 daha hızlı dönmesi gerektiğini öngördü. Ancak Indranil Banik'ten biri olan bizlerin yakın zamanda yürüttüğü çok detaylı bir çalışma, bu tahmini ortadan kaldırdı. Bu sonuçlar göz önüne alındığında Mond'un doğru olma olasılığı, bir adil para paranın üst üste 190 kez yazı gelme olasılığıyla aynıdır.
Başka bir ekip tarafından elde edilen sonuçlar da Mond'un uzak dış Güneş Sistemi'ndeki küçük cisimleri açıklamakta başarısız olduğunu gösteriyor. Oradan gelen kuyrukluyıldızlar, Mond'un öngördüğünden çok daha dar bir enerji dağılımına sahiptir. Bu cisimlerin yörüngeleri de genellikle gezegenlerin çoğunun yakınında döndüğü düzleme yalnızca hafifçe eğimlidir. Mond, eğimleri çok daha büyük hale getirirdi.
Newton'un yerçekimi, ışık yılından daha kısa uzunluk ölçeklerinde Mond'dan güçlü bir şekilde tercih edilir. Ancak Mond, galaksilerden daha büyük ölçeklerde de başarısız olur: galaksi kümeleri içindeki hareketleri açıklayamaz. Koyu madde, örneğin Coma Kümesi içindeki galaksilerin rastgele hareketlerini açıklamak için Fritz Zwicky tarafından 1930'larda önerilmişti; bu, görünür kütle tarafından sağlanabileceğinden daha fazla yerçekimine ihtiyaç duyar.
Mond, en azından galaksi kümelerinin merkezi bölgelerinde yeterli miktarda yerçekimi sağlayamaz. Ancak çevresinde, Mond fazla yerçekimi sağlar. Verilere iyi bir uyum sağladığı görülen beş kat daha fazla karanlık maddeye sahip Newton'un yerçekimi varsayıldığında.
Kozmolojinin standart karanlık madde modeli mükemmel değildir, ancak açıklamakta zorlandığı birçok şey vardır; evrenin genişleme hızından devasa kozmik yapılarına kadar. Dolayısıyla henüz mükemmel bir modelimiz olmayabilir. Koyu madde burada kalmaya devam ediyor gibi görünse de, doğası Standart Modelin önerdiğinden farklı olabilir. Veya yerçekimi gerçekten de düşündüğümüzden daha güçlü olabilir, ancak sadece çok büyük ölçeklerde.
Sonuç olarak, Mond, şu anda formüle edildiği şekliyle, artık karanlık maddeye geçerli bir alternatif olarak kabul edilemez. Belki hoşumuza gitmeyebilir, ama karanlık taraf hala egemenliğini sürdürüyor.