Karanlık Maddenin Geniş Okyanusunda Yüzen Devasa İlk Galaksiler Bulundu
Gökbilimciler, BigBang’ten sadece birkaç yüz milyon yıl sonra oluşan ilk galaksilerin bugün yakın evrende gördüğümüz cüce galaksilerin bazılarıyla birçok özelliği paylaştığını düşünüyorlar. Birkaç milyar yıldızdan oluşan bu erken kümelenmeler, ilk birkaç milyar yıldan sonra evrene egemen olan daha büyük gökadaların yapı taşları haline gelecekti.
Atacama ALMA Gözlemevince yapılan gözlemler, bununla birlikte, kozmosun bir milyar yaşından daha az olduğu zaman görülen şaşırtıcı devasa yıldızlarla dolu galaksi örneklerini keşfetti. Bu, daha küçük galaktik yapı taşlarının oldukça kısa zamanda toplanarak büyük galaksilere dönüşebileceğini akla getirmektedir.
En son ALMA gözlemleri, evrenin yalnızca 780 milyon yaşında ya da şu anki yaşının yaklaşık yüzde 5’inde iken görülen iki dev galaksiyi tanımlayarak, bu devasa galaksi oluşum çağını daha da geriye itti. ALMA ayrıca, bu pek sık rastlanmayan büyük galaksilerin daha da muazzam bir kozmik yapı içerisinde; Güneş’ten birkaç trilyon kat daha büyük bir karanlık madde halesinin içinde yer aldığını ortaya koydu.
İki galaksi birbirine o kadar yakındır ki -Dünya’dan galaksimizin merkezine olan mesafeden daha yakın bir mesafede- kozmik tarihin o döneminde gözlemlenen en büyük galaksisini oluşturmak üzere kısa süre içerisinde birleşecekler. Bu keşif, büyük galaksilerin ortaya çıkışı ve evrendeki en büyük yapıların bir araya getirilmesinde karanlık maddenin oynadığı rol hakkında yeni bilgiler sağlamaktadır.
Araştırmacılar bulgularını Nature dergisinde yazdılar.
Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nden astronomi doçenti ve makaledeki baş yazar olan DanMarrone, “Bu keskin ALMA gözlemleriyle, gökbilimciler evrenin ilk milyar yıllarında kendini bir araya getirme sürecindeki bilinen en büyük galaksiyi görüyorlar” diyor.
Gökbilimciler, galaksiler arası uzayın büyük kısmının soğuk hidrojen gazının kapayıcı sisiyle kaplı olduğu, Yeniden iyonlaşma Çağı olarak bilinen kozmik tarihin belli bir döneminde bu
gökadaları görüyorlar. Daha fazla yıldız ve galaksi oluştuğunda, enerjileri sonunda galaksiler arasındaki hidrojeni iyonize ederek bugün gördüğümüz evreni açığa çıkaracaktır.
Marrone, “Genellikle, küçük galaksilerin nötr galaksiler arası ortamda uzaklaşmak için çok çalıştıklarını düşünüyoruz” diyor Marrone. “Ancak, ALMA ile yapılan gözlemsel kanıtlar, bu hikayeyi yeniden şekillendirmeye yardımcı oldu ve evrende gerçekten devasa galaksilerin ortaya çıktığı zamanı geriye almaya devam ediyor”.
Marrone ve ekibi tarafından incelenen, genel olarak SPT0311-58 olarak bilinen galaksiler ilk olarak Güney Kutbu Teleskobu tarafından tek bir kaynak olarak tanımlandı. Bu ilk gözlemler, bu nesnenin kızılötesi ışıkta çok uzak ve parlıyor olduğunu, yani aşırı derecede tozlu ve büyük olasılıkla bir yıldız oluşumu patlamasından geçtiğini belirtti. ALMA ile yapılan müteakip gözlemler, cismin uzaklığı ve ikili niteliğini ortaya koyarak birbirini etkileyen bir galaksi çifti olduğunu açıkça çözümledi.
Bu gözlemi yapmak için, ALMA gözlemleme gücünü arttıran yerçekimi merceklerinden biraz yardım aldı. Yerçekimi lensleri, galaksi veya galaksiler kümesi gibi muazzam bir objenin araya girerek, daha uzaktaki gökadalardan ışığı bükmesi ile oluşur. Bununla birlikte, araştırılan objenin görünümünü bozarlar; görüntüyü değişmemiş haliyle yeniden yapılandırmak için sofistike bilgisayar modelleri gerekiyor.
Bu “merceği geri çevirme” işlemi, galaksiler hakkında ilginç ayrıntılar sağladı ve iki galaksiden büyüğünün yılda 2.900 güneş kütlesi oranında yıldız oluşturduğunu gösterdi. Ayrıca gaz olarak Güneşimizden 270 milyar kat daha fazla kütlesi ve toz olarak Güneşden yaklaşık 3 milyar kat fazla toz kütlesi içeriyor. Arizona Üniversitesi mezunu ve şu anda Austin Texas Üniversitesi’nde doktora sonrası akademik kariyer yapan JustinSpilker, “Bu, sistemin genç yaşını göz önüne alırsak çok büyük miktarda toz demektir” diyor.
Gökbilimciler, bu galaksinin hızlı yıldız oluşumunun, muhtemelen yaklaşık 35 milyar güneş kütlesi barındıran ve her sene yıldız patlamasını 540 güneş kütlesi gibi aşırı bir hızda ivmelendiren biraz daha küçük yoldaşıyla yakın bir karşılaşma ile tetiklendiğini tespit ettiler.
Araştırmacılar, bu çağın galaksilerinin yakın evrende gördüğümüz galaksilerden “daha karışık” olduğunu not ediyorlar. Onların daha karışık şekilleri, üstlerine yağmur gibi inen büyük gaz yığınları ve komşularıyla devam eden etkileşimleri ve birleşmeleri olabilir.
Yeni gözlemler ayrıca araştırmacıların, her iki galaksiyi çevreleyen gerçekten devasa bir karanlık madde halesinin var olduğu sonucunu çıkarmalarına izin verdi. Karanlık madde, evrenin (galaksiler, gruplar ve galaksi kümeleri vb.) yapılara çökmesine neden olan çekimi sağlar.
New York City FlatironInstitute, Center forComputationalAstrophysics’deki Eş araştırma bilimci ChrisHayward “Eğer bir galaksinin mevcut kozmoloji anlayışımızda bir anlam ifade edip etmediğini görmek istiyorsanız, kara madde halesine – çökmüş karanlık madde yapısı – bakmanız gerekir” diyor. “Neyse ki, evrendeki karanlık madde ve normal madde arasındaki oranı çok iyi biliyoruz, bu yüzden karanlık madde hale kütlesinin ne olması gerektiğini tahmin edebiliyoruz.”
Araştırmacılar, hesaplamalarını güncel kozmolojik tahminlerle karşılaştırarak, bu halenin o zaman mevcut olması gerekenlerin en büyüklerinden biri olduğunu buldu.
Urbana-Champaign’deki Illinois Üniversitesi’nden JoaquinVieira “Güney Kutbu Teleskobu ile keşfettiğimiz daha birçok galaksi var” diyor. ve “daha yeni analiz etmeye başladığımız çok daha fazla gözlem verisi var” diyor. “Umudumuz, buna benzer ve hatta daha da uzak olan objeleri bularak, bu aşırı tozlu galaksi popülasyonunu ve özellikle bu çağdaki galaksilerin diğer galaksilerle olan ilişkilerini daha iyi anlamaktır”.
“Her durumda ALMA gözlemlerimizin sonraki turu bu galaksilerin ne kadar çabuk bir araya geldiğini anlamamıza ve re-iyonizasyon sırasında muazzam gökada oluşumunu anlamamıza yardımcı olmalı” diye Marrone ekliyor.
Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi, AssociatedUniversities, Inc tarafından kooperatif anlaşması ile işletilen Ulusal Bilim Vakfı’nın bir tesisidir.
###
Bu araştırma, Advance Online PublicationforNature’da yer alan D. Marrone ve ekibi tarafından “kozmik tarihin ilk milyar yıllarında büyük bir halede galaksi büyümesi” başlıklı bir makalede sunulmaktadır. [Http://www.nature.com/nature].
Uluslararası bir gökbilim tesisi olan AtacamaLargeMillimeter/submillimeterArray (ALMA), Güney Yarımkürede (ESO), Amerika Ulusal Bilim Vakfı (NSF) ve Japonya Doğal Bilimler Ulusal Enstitüsü (NINS) ile, Şili Cumhuriyeti ile işbirliği içinde Astronomik Araştırma için Avrupa Organizasyonu’nun ortaklığıdır. ALMA, Üye Ülkeler adına ESO tarafından, Kanada Ulusal Araştırma Konseyi (NRC) ve Taywan Bilim ve Teknoloji Bakanlığı (MOST) işbirliği ile NSF tarafından,veAcademiaSinica (AS) Tayvan’da ve Kore Astronomi ve Uzay Bilimleri Enstitüsü (KASI) işbirliği ile NINS tarafından finanse edilmektedir.
ALMA yapım ve operasyonları Üye Devletler adına ESO tarafından yürütülür; Kuzey Amerika adına AssociatedUniversities, Inc. (AUI) tarafından yönetilen Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (NRAO) tarafından; ve Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi (NAOJ) tarafından Doğu Asya adına yönetilir. Ortak ALMA Gözlemevi (JAO), ALMA’nın inşası, devreye alınması ve işletmesinin birleşik başkanlığını ve yönetimini sağlar.
Çeviri :M.Mustafa Çiftçioğlu
Kaynak:https://www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171206132028.htm
National Radio Astronomy Observatory. “ALMA finds massive primordial galaxies swimming in vast ocean of dark matter.” ScienceDaily. ScienceDaily, 6 December 2017. <www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171206132028.htm>.