Webb Teleskobu, Evrenin Ucundaki Galaksiden Gelen Işıltıyı Görüntüledi
James Webb Uzay Teleskobu’ndan gelen şaşırtıcı bir keşif, Evren’in ilk yıllarına ilişkin anlayışımızı yeniden yazabilir.
Büyük Patlama’dan sadece 330 milyon yıl sonra görülen JADES-GS-z13-1 adlı bir galaksinin güçlü bir Lyman-α sinyali yaydığı doğrulandı – o dönemde çevredeki kozmik “sis” nedeniyle bunun imkansız olduğu düşünülüyordu. Bu durum, ilk yıldızların ve galaksilerin Evren’i ne zaman yeniden iyonlaştırdığına dair mevcut teorilere meydan okumakta ve bunun daha önce inanılandan daha erken ya da daha düzensiz bir şekilde gerçekleşmiş olabileceğini düşündürmektedir. Sinyal, Evren’in ilk yıldızlarının ve hatta güçlü bir kara deliğin varlığına işaret ediyor olabilir. Kaynağı ne olursa olsun, bu galaksi büyük gizemlerin kilidini açabilecek kozmik bir zaman kapsülüne dönüşüyor.
Kozmik Şafağa Geri Bakmak
James Webb Uzay Teleskobu’nun ana bilimsel hedeflerinden biri, Büyük Patlama’dan sonra ilk galaksilerin oluştuğu erken Evren’e, zamanda her zamankinden daha geriye bakmaktır. Bu çaba, JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) gibi araştırmalar sayesinde şimdiye kadar gözlemlenen en uzak galaksilerden bazılarının keşfedilmesini sağladı. Webb kızılötesi ışığa son derece duyarlı olduğundan, gökbilimcilerin bu erken galaksilerin ne zaman ve nasıl oluştuğunu ve kozmik şafak olarak bilinen bir dönemdeki etkilerini (yıldızlardan ve galaksilerden gelen ilk ışığın Evreni dönüştürmeye başladığı dönem) keşfetmelerine olanak tanıyor.
Yakın zamanda, bu erken galaksilerden birini inceleyen bilim insanları, Evren’in bebeklik dönemiyle ilgili mevcut teorilere meydan okuyan şaşırtıcı bir keşif yaptılar.
JADES-GS-z13-1 olarak adlandırılan galaksi, Webb’in Yakın Kızılötesi Kamerası (NIRCam) tarafından çekilen görüntülerde tespit edildi ve Büyük Patlama’dan sadece 330 milyon yıl sonrasına ait olduğu tahmin ediliyor. Araştırmacılar, bir galaksinin ne kadar uzakta olduğunu, ışığının Evren’in genişlemesiyle ne kadar gerildiğine bağlı olarak belirlemenin bir yolu olan kırmızıya kaymasını ölçerek mesafesini tahmin ettiler.
Büyük patlamadan sadece 330 milyon yıl sonra gözlemlenen inanılmaz derecede uzak galaksi JADES-GS-z13-1, ilk olarak NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun NIRCam (Yakın Kızılötesi Kamera) derin görüntülemesiyle keşfedildi. Şimdi ise uluslararası bir gökbilimci ekibi, evrenin tarihinin beklenmedik derecede erken bir döneminde bu galaksiden güçlü hidrojen emisyonu olduğunu kesin olarak tespit etti. JADES-GS-z-13’ün kırmızıya kayması (z) 13 olup, bu da yaşının ve uzaklığının bir göstergesidir.
Galaksinin Kırmızıya Kaymasını Doğrulamak
NIRCam görüntülemesinden elde edilen ilk kırmızıya kayma tahmini 12,9 idi. Bu olağanüstü uzaklığı doğrulamak için Cambridge Üniversitesi, Kozmik Şafak Merkezi ve Kopenhag Üniversitesi’nden Joris Witstok liderliğindeki uluslararası bir ekip Webb’in Yakın Kızılötesi Spektrografını (NIRSpec) kullanarak takip gözlemleri gerçekleştirdi.
Elde edilen spektrumda (aşağıdaki resme bakınız), kırmızıya kaymanın 13.0 olduğu doğrulandı. Bu, Büyük Patlama’dan sadece 330 milyon yıl sonra görülen bir galaksiye eşittir ve Evren’in bugünkü yaşı olan 13,8 milyar yılın küçük bir kısmıdır. Ancak beklenmedik bir özellik de göze çarpıyordu: hidrojen atomları tarafından yayılan Lyman-α emisyonu olarak tanımlanan belirli, belirgin parlak bir ışık dalga boyu.[1] Bu emisyon, gökbilimcilerin Evren’in gelişiminin bu erken aşamasında mümkün olduğunu düşündüklerinden çok daha güçlüydü.
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu uzak bir galaksiden gelen beklenmedik bir ışık tespit etti. Büyük patlamadan sadece 330 milyon yıl sonra gözlemlenen (z=13.05 kırmızıya kaymaya karşılık gelen) JADES-GS-z13-1 galaksisi, Lyman-alfa emisyonu olarak bilinen hidrojenden kaynaklanan parlak emisyon gösteriyor. Bu şaşırtıcıdır çünkü bu emisyonun erken evreni kaplayan yoğun nötr hidrojen sisi tarafından emilmiş olması gerekirdi. Bu grafikte, düz mavi çizgi temizlenmiş, ortalaması alınmış spektrumu gösterirken, soluk mavi hata çubuklarını göstermektedir.
Kredi: NASA, ESA, CSA, S. Carniani (Scuola Normale Superiore), P. Jakobsen (Kopenhag Üniversitesi), Joseph Olmsted (STScI)
Sisle Kaplanmış Bir Evren Çok mu Erken?
Cambridge Üniversitesi ve University College London’dan ekip üyesi Roberto Maiolino, “Evrenin erken dönemleri yoğun bir nötr hidrojen sisiyle kaplıydı,” diye açıklıyor. “Bu sisin büyük bir kısmı, Büyük Patlama’dan yaklaşık bir milyar yıl sonra tamamlanan reiyonizasyon adı verilen bir süreçle ortadan kalktı. GS-z13-1, Evren sadece 330 milyon yaşındayken görülüyor, ancak Lyman-α emisyonunun şaşırtıcı derecede net, açık bir imzasını gösteriyor ve bu ancak çevredeki sis tamamen kalktıktan sonra görülebiliyor. Bu sonuç, erken galaksi oluşumu teorileri tarafından tamamen beklenmedikti ve astronomları şaşırttı.”
Bu görüntü, JWST Gelişmiş Derin Ekstragalaktik Araştırma (JADES) programının bir parçası olarak NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun NIRCam (Yakın Kızılötesi Kamera) ile görüntülenen JADES GS-z13-1 galaksisini (merkezdeki kırmızı nokta) göstermektedir. NIRCam’den elde edilen bu veriler, araştırmacıların GS-z13-1’i inanılmaz derecede uzak bir galaksi olarak tanımlamalarını ve kırmızıya kayma değerini tahmin etmelerini sağladı. Webb’in benzersiz kızılötesi hassasiyeti, evrendeki uzun yolculuğu sırasında ışığı kızılötesi dalga boylarına kaymış olan bu aşırı uzaklıktaki galaksileri gözlemlemek için gereklidir. Credit: NASA, ESA, CSA, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA), Joris Witstok (Cambridge, Kopenhag Üniversitesi), P. Jakobsen (Kopenhag Üniversitesi), Alyssa Pagan (STScI), Mahdi Zamani (ESA/Webb), JADES Collaboration.
Reiyonizasyon Teorilerine Meydan Okuma
Reiyonizasyon dönemi öncesinde ve sırasında,[2] galaksileri çevreleyen muazzam miktardaki nötr hidrojen sisi, tıpkı renkli camların filtreleme etkisi gibi, yaydıkları enerjik ultraviyole ışığı engellemiştir. Yeterli sayıda yıldız oluşup hidrojen gazını iyonize edene kadar, Lyman-α emisyonu da dahil olmak üzere hiçbir ışık bu yeni galaksilerden kaçıp Dünya’ya ulaşamazdı. Bu nedenle, bu galaksiden gelen Lyman-α radyasyonunun doğrulanması, Evren’in erken dönemlerini anlamamız açısından büyük önem taşıyor.
ABD’deki Arizona Üniversitesi’nden ekip üyesi Kevin Hainline şunları söylüyor: “Evrenin nasıl evrimleştiğine dair anlayışımız göz önüne alındığında, böyle bir galaksi bulmamamız gerekirdi. Evrenin erken dönemlerini, güçlü deniz fenerlerini bile bulmayı son derece zorlaştıracak kalın bir sisle örtülü olarak düşünebiliriz, ancak burada bu galaksiden gelen ışık demetinin perdeyi deldiğini görüyoruz. Bu büyüleyici emisyon çizgisi, Evren’in nasıl ve ne zaman yeniden iyonlaştığına dair büyük sonuçlar doğuruyor.”
Bu galaksiden gelen Lyman-α radyasyonunun kaynağı henüz bilinmiyor, ancak Evren’de oluşan en erken nesil yıldızlardan gelen ilk ışığı içerebilir. Witstok şöyle açıklıyor: “Bu galaksiyi çevreleyen büyük iyonize hidrojen kabarcığı, daha sonraki dönemlerde oluşan yıldızlardan çok daha büyük, daha sıcak ve daha parlak olan ve muhtemelen ilk yıldız neslini temsil eden tuhaf bir yıldız popülasyonu tarafından yaratılmış olabilir”. İlk süper kütleli kara deliklerden biri tarafından yönlendirilen güçlü bir aktif galaktik çekirdek (AGN),[3] ekip tarafından tanımlanan bir başka olasılıktır.
Webb, inanılmaz kızılötesi görüşüyle evrene bakan uluslararası bir uzay teleskobudur. Görevi: Evrenin ilk anlarını ortaya çıkarmak, yıldız ve gezegen oluşumunu araştırmak ve Dünya’nın ötesinde yaşamı destekleyebilecek koşulları aramak. Kredi: Adriana Manrique Gutierrez, NASA Animatörü.
Webb’in Geçmişe Açılan Beklenmedik Penceresi
Yeni sonuçlar, Webb’in sadece bu kadar uzak galaksileri bulmak için değil, aynı zamanda spektrumlarını ince ayrıntılarıyla incelemek için de gerekli olan inanılmaz yakın kızılötesi hassasiyeti olmadan elde edilemezdi.
Danimarka’daki Cosmic Dawn Center ve Kopenhag Üniversitesi’nden eski NIRSpec Proje Bilimcisi Peter Jakobsen şöyle diyor “Hubble Uzay Teleskobu’nun izinden giden Webb’in daha da uzak galaksileri bulabileceği açıktı. Ancak GS-z13-1 örneğinin de gösterdiği gibi, kozmik zamanın eşiğinde oluşan yeni yıldızların ve kara deliklerin doğası hakkında ortaya çıkarabilecekleri her zaman sürpriz olacaktı.”
Ekip, bu galaksinin doğası ve güçlü Lyman-α radyasyonunun kaynağı hakkında daha fazla bilgi edinmek amacıyla GS-z13-1’in takip gözlemlerini planlıyor. Galaksi ne gizliyor olursa olsun, kozmolojide yeni bir sınırı aydınlatacağı kesin.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Uzay-Zamanı ‘Büken’ Dev Galaksi Kümesi, Hubble Tarafından Görüntüledi