En Uzak Galakside Oksijen Tespit Edildi, Astronomide Yeni Bir Sayfa Açıldı
Gökbilimciler, Atacama Büyük Milimetre/milimetre altı Dizisi’nin ( ALMA ), çok uzak ve çok eski galaksi JADES-GS-z14-0’da oksijen izleri keşfettiğini bildirdi. Bu galaksiden gelen ışık , Dünya’ya ulaşmak için 13,4 milyar yıl yol kat etti.
Bu sistemden gelen ışık, evrenin 300 milyon yıldan daha genç olduğu bir dönemde ortaya çıktı. Bu dönemin oksijen gibi ağır elementlerin yaygın olması için çok erken olduğu düşünülüyordu.
Ölçümü yapan iki uluslararası ekipten birine Hollanda’nın Leiden Gözlemevi’nden gökbilimci Sander Schouws liderlik etti.
JADES-GS-z14-0’daki oksijen önemlidir
İlk nesil yıldızlar, çekirdeklerinde helyumdan daha ağır elementler oluşturup bunları şiddetli ölümlerle dışarı atarak, daha sonraki yıldızların metallerle beslenmesini sağladılar.
Oksijen, 88 mikron ince yapıdaki çizgisinin tozdan kaçması ve uzun süreler boyunca tespit edilebilir kalması nedeniyle önemli bir izleyicidir .
Evrende oksijenin bu kadar erken bir zamanda tespit edilmesi, en azından iki yıldız neslinin JADES-GS-z14-0 içerisinde yaşayıp öldüğü anlamına geliyor.
Bu, böyle bir zenginleşmenin beklenmesinden önce yüz milyonlarca yıl daha geçmesine izin veren geleneksel kimyasal evrim modellerini sıkıştırıyor.
Kırmızıya kayma 10’da hızlı bir artışa dair gözlemsel ipuçları ortaya çıkmıştı, ancak ALMA’nın hassasiyeti kesin kanıtı bekliyordu. ALMA’nın uzak kızılötesine ulaşması sonunda belirleyici sinyali sağladı.
ALMA’nın gördüğü
ALMA, galaksinin ışığında gerçek olduğundan emin olmak için yeterince güçlü, net bir oksijen sinyali yakaladı. Bu, gökbilimcilerin mesafeyi olağanüstü bir doğrulukla belirlemelerini ve hata payını yalnızca %0,005’e düşürmelerini sağladı.
Dizi aynı konumda toz sürekliliği bulamadı ve bu da toz-yıldız kütlesi oranını yüzde 0,2’nin altında sınırladı.
Çizginin parlaklığıyla birleştiğinde veriler, Güneş’in yaklaşık beşte biri oranında bir gaz fazı metalliğine işaret ediyor.
Hız artışı, iyonize gazın saniyede yaklaşık 70 kilometre (74 mil/saniye) hızla hareket ettiğini gösteriyor. Bu, yaklaşık bir milyar güneş kütlesi büyüklüğünde dinamik bir kütleye işaret ediyor ve halihazırda mevcut olan önemli bir karanlık madde halesine işaret ediyor.
Hızlı galaksi kimyası
Pisa’daki Scuola Normale Superiore’den Stefano Carniani , “Galaksi evriminin ilk evrelerine dair yeni bir bakış açısı sunduğu için beklenmedik sonuçlar karşısında şaşkına döndüm” dedi .
Modeller, galaksinin bu dönem için yapılan tahminlerden yaklaşık on kat daha fazla metal içerdiğini gösteriyor. Bu durum, simülasyonların daha hızlı yıldız oluşumu patlamalarını veya süpernova kalıntılarının daha verimli bir şekilde karıştırılmasını içermesini gerektiriyor.
James Webb Uzay Teleskobu ( JWST ) ile yapılan takip, güçlü optik oksijen ve hidrojen çizgileriyle tutarlı olan 7,7 mikronluk bir fazlalığı ortaya çıkardı.
Bu, metallik tahminini destekliyor. Ancak zayıf ultraviyole özellikleri, iyonlaştırıcı fotonların yaklaşık yüzde 10’unun galaksiler arası uzaya sızdığını ve bunun erken yeniden iyonlaşmaya işaret ettiğini gösteriyor.
Eğer bu kaçış doğrulanırsa, Lyman alfa ışığının kozmik şafak sırasında nötr kozmosu geçmesi için gereken iyonize baloncukların oyulmasına yardımcı olacaktır .
Erken kozmik zaman çizelgelerini yeniden düşünmek
Klasik hiyerarşik modeller, küçük ve metal açısından fakir tohumlardan kademeli bir büyüme öngörür. Büyük Patlama’dan sadece 300 milyon yıl sonra kimyasal olarak olgunlaşmış bir galaksi, birleşme oranlarının, ilk kütle fonksiyonlarının ve gaz giriş verimliliğinin yeniden değerlendirilmesini zorunlu kılar.
Olasılıklardan biri, hızla oksijen üreten yoğun bir yıldız popülasyonunun varlığı . Diğeri ise, yoğun ve gaz açısından zengin halelerin simülasyonların izin verdiğinden daha erken çökerek, büyük yıldızların içinden inanılmaz bir hızla madde akışı sağlaması.
GN-z11 gibi diğer ışıklı sistemlerin gözlemleri de aynı yönü gösteriyor, ancak JADES-GS-z14-0 zamanı yaklaşık 200 milyon yıl geriye götürüyor ve bu da daha keskin teorik ayarlamalar gerektiriyor.
Standart modellere meydan okuyor
Erken Evren’e ilişkin mevcut simülasyonların çoğu, kademeli gaz birikimine, mütevazı yıldız oluşum oranlarına ve yavaş metal zenginleşmesine dayanmaktadır.
Bu modeller, kimyasal olarak evrimleşmiş sistemlerin Büyük Patlama’dan en az 500 milyon yıl sonra ortaya çıkacağını öngörüyor.
JADES-GS-z14-0’da oksijenin keşfi bu zaman çizelgesini önemli ölçüde sıkıştırıyor ve yavaş bir artış için çok az yer bırakıyor .
Bu durum, erken galaksilerin alışılmadık derecede hızlı ve büyük yıldız oluşumu patlamaları yaşayıp yaşamadığı veya soğuma mekanizmaları, geri bildirim süreçleri ve karanlık madde etkileşimlerine ilişkin anlayışımızın gözden geçirilmesi gerekip gerekmediği sorularını gündeme getiriyor.
Daha önce varsayılandan daha düşük halo kütlelerinde daha verimli yıldız oluşumunu sağlamak için bazı modellerin güncellenmesi gerekebilir.
JADES-GS-z14-0 ve gelecek
Gelecekteki JWST spektroskopisi karbon ve nitrojen çizgilerini yakalamayı hedeflerken, daha yüksek frekanslı ALMA kampanyaları galaksinin tüm metal ve toz envanterini belirlemek için zayıf toz emisyonlarını arayacak.
Yakında hizmete girecek olan Son Derece Büyük Teleskop’taki cihazlar, yalnızca birkaç yüz ışık yılı genişliğindeki yıldız oluşum kümelerini tespit edebilecek. Bu, gökbilimcilerin güçlü dış akışların merkez bölgeleri halihazırda temizleyip temizlemediğini test etmelerine olanak tanıyacak.
Araştırma çalışmaları da genişleyecek; ALMA, oksijen için düzinelerce kırmızıya kayma 12 adayını tarayarak JADES-GS-z14-0’ın nadir bir harika mı yoksa ilk başarıya ulaşanlardan biri mi olduğunu ortaya çıkarmayı planlıyor.
Leiden Gözlemevi’nden Rychard Bouwens ise, “Bu, ilk galaksilerin oluşumunu ve evrimini ortaya çıkarmak için ALMA ile JWST arasındaki inanılmaz sinerjiyi gösteriyor” diye ekledi.
Her yeni veri noktasıyla birlikte, kozmik şafağın zaman çizelgesi daha esnek ve daha şaşırtıcı hale geliyor. Görünüşe göre Evren, hızla büyümeyi öğrenmiş.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: En Uzak Galakside Oksijen Tespit Edildi, Astronomide Yeni Bir Sayfa Açıldı
/En Uzak Galakside Oksijen Tespit Edildi, Astronomide Yeni Bir Sayfa Açıldı/