Webb Uzay Teleskobu Erken Evrendeki Şaşırtıcı Kozmik Düğümü Ortaya Çıkardı

Webb Uzay Teleskobu Erken Evrendeki Yoğun Kozmik Düğümü Ortaya Çıkardı

NASAWebb Uzay Teleskobu, güçlü, kırmızı bir kuasar etrafında devasa bir galaksi kümesinin şaşırtıcı oluşumunu ortaya çıkararak, evrenimizin en eski zamanlarına yönelik araştırmalarına devam ediyor.

NASA’yı kullanarak erken evrene bakan gökbilimciler James Webb Uzay Teleskobu şaşırtıcı bir keşifte bulundular: aşırı derecede kırmızı bir kuasarın etrafında oluşma sürecinde olan büyük bir gökada kümesi. Erken evrendeki galaksi kümelerinin bir araya gelip bugün gördüğümüz kozmik ağı nasıl oluşturduğuna dair anlayışımız bu araştırma sonucunda genişleyecektir.

Özel bir aktif galaktik çekirdek (AGN) türü olan kuasar, süper kütleli kompakt bir bölgedir. Kara delik bir galaksinin merkezinde. Süper kütleli bir kara deliğe düşen gaz, kuasarın galaksideki tüm yıldızları bir arada gölgede bırakacak kadar parlak olmasını sağlar.

Webb’in son derece kırmızı kuasar SDSS J165202.64+172852.3 etrafındaki görüşü. Quasar SDSS J165202.64+172852.3, NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu’ndan alınan bir görüntüde solda görünür ve yakın kızılötesi olarak vurgulanmıştır. Merkezdeki ve sağdaki görüntüler, gazın nesne etrafındaki dağılımını göstermek için NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskobu’ndan çoklu dalga boylarında yeni gözlemler sunuyor. Kredi: ESA/Webb, NASA, CSA, D. Wylezalek, A. Vayner ve Q3D Ekibi, N. Zakamska

Webb’in keşfettiği quasar’a verilen tanımlayıcı olan SDSS J165202.64+172852.3, 11,5 milyar yıl önce vardı. Sadece kendine has kırmızı rengi nedeniyle değil, aynı zamanda galaksinin ışığının uzaklığı nedeniyle kırmızıya kayması nedeniyle de olağanüstü kırmızıdır. Bu nedenle Webb, kızılötesi dalga boylarındaki benzersiz duyarlılığı ile galaksiyi ayrıntılı olarak incelemek için mükemmel şekilde uygundur.

Bu kuasar, çok uzak bir mesafede görülen bilinen en güçlü galaktik çekirdeklerden biridir. Gökbilimciler, kuasarın aşırı emisyonunun bir “galaktik rüzgara” neden olabileceğini, serbest gazı ev sahibi galaksisinden dışarı itebileceğini ve muhtemelen orada gelecekteki yıldız oluşumunu büyük ölçüde etkileyebileceğini tahmin etmişti.

Ekip, galaksideki gaz, toz ve yıldız malzemesinin hareketini araştırmak için teleskopun Yakın Kızılötesi Spektrografını (NIRSpec) kullandı. Spektroskopi adı verilen bir teknik kullanan bu güçlü alet, kuasar’ı çevreleyen çeşitli çıkışların ve rüzgarların hareketine baktı. NIRSpec, aynı anda sadece bir noktadan değil, teleskopun tüm görüş alanı boyunca spektrumları toplayabilir ve Webb’in eş zamanlı olarak kuasar, galaksisi ve daha geniş çevreyi incelemesini sağlar.

Solda, görünür ve yakın kızılötesi ışıkta çekilmiş bir Hubble Uzay Teleskobu görüntüsünde SDSS J165202.64+172852.3 kuasar vurgulanmıştır. Sağdaki ve alttaki görüntüler, James Webb Uzay Teleskobu’ndan çeşitli dalga boylarında yeni gözlemler sunuyor. Merkez kuasar çevresinde yeni gözlenen bir gökada kümesi içindeki gazın dağılımını ve hareketlerini gösterirler. Kredi: NASA, ESA, CSA, STScI, D. Wylezalek (Heidelberg Üniv.), A. Vayner ve N. Zakamska (Johns Hopkins Üniv.) ve Q-3D Ekibi

Daha önce NASA’nın kullandığı çalışmalar Hubble uzay teleskobu ve diğer gözlemevleri, kuasarın güçlü çıkışlarına dikkat çekti ve gökbilimciler, ev sahibi gökadasının görünmeyen bir ortakla birleşiyor olabileceğini tahmin etmişlerdi. Ancak ekip, Webb’in NIRSpec verilerinin bunun yalnızca bir gökada olmadığını, çevresinde dönen en az üç tane daha olduğunu açıkça göstermesini beklemiyordu. Geniş bir alan üzerindeki spektrumlar sayesinde, tüm bu çevreleyen malzemenin hareketleri haritalanabildi ve bu da kırmızı kuasarın aslında yoğun bir gökada oluşumu düğümünün parçası olduğu sonucuna varıldı.

“Bu erken zamanda bilinen birkaç gökada önkümesi var. Onları bulmak zor ve büyük patlamadan bu yana çok azının oluşmaya zamanı oldu,” diyor Almanya’daki Heidelberg Üniversitesi’nden astronom Dominika Wylezalek ve Webb ile çalışmayı yöneten. “Bu, sonunda yoğun ortamlardaki galaksilerin nasıl geliştiğini anlamamıza yardımcı olabilir. Bu heyecan verici bir sonuç.”

(Tam bilgi grafiğini görmek için resme tıklayın.) Yakın Kızılötesi Spektrografı (NIRSpec), Webb’in dört bilimsel aracından biridir. NIRSpec, Webb’in yakın kızılötesi spektroskopisi için çok yönlü araçlarından biridir. Belirli nesnelerin spektrumlarını toplamak için standart tek yarıklı spektroskopiye ek olarak, NIRSpec ayrıca spektrumdaki uzamsal varyasyonları araştırmak için entegre bir alan birimine ve aynı anda düzinelerce nesnenin bireysel spektrumlarını yakalamak için bir mikro deklanşör dizisine sahiptir. Bu son derece verimli tasarım, Webb’i son derece uzak, soluk gökadaları incelemek için ideal yapan şeyin bir parçasıdır. NIRSpec, NASA tarafından üretilen mikro deklanşör dizisi (MSA) ve dedektör alt sistemleri ile Airbus Industries tarafından Avrupa Uzay Ajansı için inşa edildi. Kredi: NASA, ESA, Andi James (STScI)

Ekip, NIRSpec’ten elde edilen gözlemleri kullanarak, bu kuasarın üç galaktik yoldaşını doğrulayabildi ve bunların nasıl bağlantılı olduğunu gösterebildi. Hubble’dan elde edilen arşiv verileri, daha fazlasının olabileceğini ima ediyor. Hubble’ın Geniş Alan Kamerası 3’ten alınan görüntüler, kuasar ve gökadasını çevreleyen genişletilmiş materyali göstermiş, bu çalışma için bu çalışma için seçimini, kuasarın çıkışına ve ev sahibi gökada üzerindeki etkilere yönlendirmiştir. Şimdi ekip, tüm bir galaksi kümesinin çekirdeğine bakıyor olabileceklerinden şüpheleniyor – ancak şimdi Webb’in net görüntülemesiyle ortaya çıkıyor.

Baltimore, Maryland’deki Johns Hopkins Üniversitesi’nden ekip üyesi Andrey Vayner, “Verilere ilk bakışımız, komşu galaksiler arasındaki büyük etkileşimlerin açık işaretlerini hızla ortaya çıkardı” dedi. “NIRSpec cihazının hassasiyeti hemen ortaya çıktı ve benim için yeni bir kızılötesi spektroskopi çağında olduğumuz açıktı.”

Teyit edilen üç gökada, inanılmaz yüksek hızlarda birbirlerinin yörüngesinde dönüyorlar, bu da büyük bir kütlenin mevcut olduğunun bir göstergesi. Ekip, bu kuasarın etrafındaki bölgeye ne kadar yakından paketlendikleri ile birleştiğinde, bunun erken evrende bilinen en yoğun gökada oluşum alanlarından birini işaret ettiğine inanıyor. Wylezalek, “Yoğun bir karanlık madde düğümü bile bunu açıklamaya yetmez” diyor. “İki büyük karanlık madde halesinin bir araya geldiği bir bölge görebileceğimizi düşünüyoruz.” Karanlık madde, galaksileri ve galaksi kümelerini bir arada tutan evrenin görünmez bir bileşenidir ve bu yapılarda yıldızların ötesine uzanan bir “halo” oluşturduğu düşünülmektedir.

Aşırı derecede kırmızı kuasar SDSS J165202.64+172852.3’ün geniş alan Hubble görünümü. NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu’ndan gelen bu görüş alanı, SDSS J165202.64+172852.3 kuasar üzerinde merkezlenmiştir. Kuasar, 11,5 milyar yıl önce, Evrenin çok erken dönemlerinde var olan “son derece kırmızı” bir kuasardır. Kredi: ESA/Hubble, NASA, N. Zakamska

Wylezalek’in ekibi tarafından yürütülen çalışma, Webb’in erken evrenle ilgili araştırmalarının bir parçası. Zamanda geriye bakma gibi benzersiz yeteneğiyle teleskop, ilk galaksilerin nasıl oluştuğunu ve evrimleştiğini ve kara deliklerin nasıl oluştuğunu ve evrenin yapısını nasıl etkilediğini araştırmak için şimdiden kullanılıyor. Ekip, bu beklenmedik gökada ön-kümesiyle ilgili takip gözlemleri planlıyor ve bunu, bunun gibi yoğun, kaotik gökada kümelerinin nasıl oluştuğunu ve kalbindeki aktif, süper kütleli kara delikten nasıl etkilendiğini anlamak için kullanmayı umuyor.

Bu sonuçlar yayımlanacak Astrofizik Dergi Mektupları. Bu araştırma, Webb’in Early Release Science programının bir parçası olarak tamamlandı #1335.

Referans: “JWST Early Release Science Program Q3D’den ilk sonuçlar: NIRSpec IFU tarafından ortaya çıkarılan az∼3 aşırı kırmızı kuasarın yaşamındaki çalkantılı zamanlar”
Dominika Wylezalek, Andrey Vayner, David SN Rupke, Nadia L. Zakamska, Sylvain Veilleux, Yuzo Ishikawa, Caroline Bertemes, Weizhe Liu, Jorge K. Barrera-Ballesteros, Hsiao-Wen Chen, Andy D. Goulding, Jenny E. Greene, Kevin N. Hainline, Nora Lützgendorf, Fred Hamann, Timothy Heckman, Sean D. Johnson, Dieter Lutz, Vincenzo Mainieri, Roberto Maiolino, Nicole PH Nesvadba, Patrick Ogle, Eckhard Sturm, Kabul edildi, Astrofizik Dergi Mektupları.
arXiv:2210.10074

James Webb Uzay Teleskobu, dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb güneş sistemimizdeki gizemleri çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakacak ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve içindeki yerimizi araştıracak. Webb, ortakları ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve CSA (Kanada Uzay Ajansı) ile birlikte NASA tarafından yönetilen uluslararası bir programdır.