Arizona Üniversitesi gökbilimcileri, James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanarak erken evrenden 3 milyon ışıkyılı uzunluğunda bir galaktik lif belirlediler. Çalışma ayrıca sekiz kuasar ve bunların yıldız oluşumu üzerindeki etkilerini inceleyerek süper kütleli kara deliklerin oluşumu ve büyümesi hakkında fikir verdi. (Kozmik web sanatçısı konsepti.)
Erken evrendeki bir dizi sıralanmış gökada, evrenin temel mimarisi hakkında ipuçları ve sorular ortaya koyuyor.
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanan Arizona Üniversitesi astronomları tarafından yönetilen bir bilim insanı ekibi, Büyük Patlama’dan sadece 830 milyon yıl sonra var olan 10 gökadadan oluşan iplik benzeri bir düzenleme keşfetti.
Görünmez bir ipte inciler gibi dizilmiş, 3 milyon-ışık yılı-uzun yapı, merkezinde aktif, süper kütleli bir kara delik bulunan bir galaksi olan parlak bir kuasar tarafından sabitlenmiştir. Ekip, filamanın eninde sonunda “yakındaki” evrendeki iyi bilinen Koma Kümesi gibi devasa bir gökada kümesine dönüşeceğine inanıyor. Sonuçlar iki gazetede yayınlandı bu Astrofizik Dergi Mektupları.
UArizona Steward Gözlemevi’nde yardımcı araştırma profesörü ve ilk makalenin baş yazarı Feige Wang, “Bu, insanların uzak bir kuasarla ilişkili bulduğu en eski ipliksi yapılardan biri” dedi. Wang, bu tür bir yapının evrende bu kadar erken bir zamanda ve 3 boyutlu olarak ilk kez gözlemlendiğini sözlerine ekledi.
Webb’in NIRCam’inden (Yakın Kızılötesi Kamera) alınan bu derin gökada alanı, çapraz, iplik benzeri bir çizgide sekiz beyaz daireyle işaretlenmiş 10 uzak gökadanın düzenini gösteriyor. (Çemberlerden ikisi birden fazla gökada içerir.) Bu 3 milyon ışıkyılı uzunluğundaki iplikçik, çok uzak ve parlak bir kuasar tarafından sabitlenmiştir – çekirdeğinde aktif, süper kütleli bir kara delik bulunan bir gökada. J0305-3150 olarak adlandırılan kuasar, görüntünün sağ tarafında üç daireden oluşan kümenin ortasında beliriyor. Parlaklığı, ev sahibi galaksisini gölgede bırakır. İşaretli 10 galaksi, büyük patlamadan sadece 830 milyon yıl sonra var oldu. Ekip, filamanın sonunda devasa bir gökada kümesine dönüşeceğine inanıyor. Kredi: NASA, ESA, CSA, Feige Wang (Arizona Üniversitesi), Görüntü İşleme: Joseph DePasquale (STScI)
Galaksiler, evren boyunca rastgele dağılmamıştır. Sadece kümeler halinde bir araya gelmekle kalmazlar, aynı zamanda aralarında devasa çorak boşluklarla ayrılmış, birbirine bağlı geniş lifli yapılar oluştururlar. Bu “kozmik ağ” ince başladı ve yerçekimi maddeyi bir araya çektikçe zamanla daha belirgin hale geldi.
Geniş karanlık madde “okyanuslarına” gömülü olan galaksiler, karanlık ve normal maddenin çevrelerinden daha yoğun olan yerel yamalar halinde biriktiği yerlerde oluşur. Regent’in Steward’da Astronomi Profesörü ve her iki yayının ortak yazarı Xiaohui Fan, okyanustaki dalga tepelerine benzer şekilde, galaksilerin iplikçikler olarak bilinen sürekli karanlık madde dizileri üzerinde ilerlediğini açıkladı. Yeni keşfedilen iplikçik, kozmosun şu anki yaşının sadece %6’sında olduğu bir zamanda böyle bir yapının ilk kez gözlemlendiğini gösteriyor.
Fan, “Bu filamanın ne kadar uzun ve ne kadar dar olduğuna şaşırdım” dedi. “Bir şey bulmayı bekliyordum ama bu kadar uzun, belirgin şekilde ince bir yapı beklemiyordum.”
Bu keşif bir parçası olarak yapıldı. HEDEFLEMEK UArizona araştırmacıları tarafından yönetilen ve Wang’ın baş araştırmacı olduğu büyük bir uluslararası işbirliği projesi. Yeniden İyonizasyon Çağında önyargılı halelerin SPektroskopik araştırması anlamına gelen ASPIRE’nin ana amacı, en eski kara deliklerin kozmik ortamlarını incelemektir. Program, ilk milyar yıl içinde var olan 25 kuasar gözlemleyecek. Büyük patlamaYeniden İyonlaşma Çağı olarak bilinen bir zaman.
(Bilgi grafiğinin tamamını görmek için resme tıklayın.) 13 milyar yıldan daha uzun bir süre önce, Yeniden İyonlaşma Çağı sırasında, evren çok farklı bir yerdi. Galaksiler arasındaki gaz, enerjik ışığa büyük ölçüde opaktı ve genç galaksileri gözlemlemeyi zorlaştırıyordu. Evrenin tamamen iyonlaşmasına veya şeffaf olmasına, sonunda bugün evrenin büyük bölümünde tespit edilen “berrak” koşullara yol açmasına ne izin verdi? James Webb Uzay Teleskobu, evrenin tarihindeki bu büyük geçişi anlamamıza yardımcı olmak için Yeniden İyonlaşma Çağı sırasında var olan nesneler hakkında daha fazla bilgi toplamak için uzayın derinliklerine bakacak. Kredi: NASA, ESA ve J. Kang (STScI)
Santa Barbara Kaliforniya Üniversitesi’nden ekip üyesi Joseph Hennawi, “Son yirmi yıllık kozmoloji araştırmaları, kozmik ağın nasıl oluştuğu ve geliştiği konusunda bize sağlam bir anlayış sağladı” dedi. “ASPIRE, en eski büyük kara deliklerin ortaya çıkışının, mevcut kozmik yapı oluşumu hikayemize nasıl dahil edileceğini anlamayı amaçlıyor.”
Değişim rüzgarları
Çalışmanın bir diğer bölümü ise genç evrendeki sekiz kuasarın özelliklerini araştırıyor. Ekip, Büyük Patlama’dan bir milyar yıldan daha kısa bir süre sonra var olan merkezi kara deliklerin, kütlelerinin güneş kütlesinin 600 milyon ila 2 milyar katı arasında değiştiğini doğruladı. Gökbilimciler, bu kara deliklerin nasıl bu kadar hızlı büyüyebileceğini açıklamak için kanıt aramaya devam ediyor.
Wang, bu kadar kısa sürede bu süper kütleli karadelikleri oluşturmak için iki kriterin karşılanması gerektiğini söyledi.
“İlk olarak, devasa bir ‘tohumdan’ büyümeye başlamanız gerekiyor. Kara delik,” açıkladı. “İki, bu tohum bin güneşe eşdeğer bir kütle ile başlasa bile, nispeten kısa bir süre içinde mümkün olan en yüksek oranda bir milyon kat daha fazla madde biriktirmesi gerekiyor, çünkü gözlemlerimiz onu henüz çok gençken yakaladı.”
Burada bir sanatçının illüstrasyonunda gösterilen kuasarlar, evrendeki en parlak nesnelerden bazılarıdır. Kuasarın süper kütleli karadeliği tarafından çevresindeki kütleyi yutarken salınan enerjinin, büyük kütleli galaksilerin büyümesini sınırlamada ana itici güç olduğu yaygın olarak kabul ediliyor. 1 kredi
“Bu benzeri görülmemiş gözlemler, kara deliklerin nasıl bir araya geldiğine dair önemli ipuçları sağlıyor. ASPIRE ile kara deliklerin araştırılmasına öncülük eden ve ikinci yayının ilk yazarı olan Steward’da yardımcı araştırma profesörü Jinyi Yang, “Bu kara deliklerin büyümeleri için yakıt rezervuarı sağlayan büyük genç galaksilerde bulunduğunu öğrendik” dedi.
bu James Webb Uzay Teleskobu Ayrıca erken dönem süper kütleli karadeliklerin galaksilerindeki yıldız oluşumunu potansiyel olarak nasıl düzenlediğine dair şimdiye kadarki en iyi kanıtı sağladı. Süper kütleli karadelikler maddeyi bir araya getirirken, aynı zamanda muazzam miktarda malzeme akışına da güç sağlayabilirler. Bu “rüzgarlar” kara deliğin çok ötesine, galaktik ölçekte uzanabilir ve yıldızların oluşumu üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Yıldızlar, gaz ve tozun giderek daha yoğun bulutlar halinde çökmesiyle oluşur ve bu, gazın çok soğuk olmasını gerektirir. Yang, büyük miktarda enerji yayan kara deliklerden gelen güçlü rüzgarların bu süreci mahvedebileceğini ve böylece ev sahibi galaksideki yıldızların oluşumunu engelleyebileceğini açıkladı.
Yang, “Bu tür rüzgarlar yakın evrende gözlemlendi, ancak evrenin bu kadar erken döneminde, Yeniden İyonlaşma Çağında doğrudan gözlemlenmedi” dedi. “Rüzgarın ölçeği, kuasarın yapısıyla ilgilidir. Webb gözlemlerinde, bu tür rüzgarların tüm galaksi boyunca yayıldığını ve galaksinin evrimini etkilediğini görüyoruz.”
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için, bkz. NASA’nın Webb Teleskobu Kozmik Ağın İlk Tellerini Aydınlatıyor.
Referanslar:
“Yeniden İyonizasyon Döneminde Önyargılı Halelerin Spektroskopik Araştırması (ASPIRE): JWST, az = 6.61 Quasar civarında bir Filamenter Yapıyı Ortaya Çıkarıyor” yazan Feige Wang, Jinyi Yang, Joseph F. Hennawi, Xiaohui Fan, Fengwu Sun, Jaclyn B. Champagne, Tiago Costa, Melanie Habouzit, Ryan Endsley, Zihao Li, Xiaojing Lin, Romain A. Meyer, Jan –Torge Schindler, Yunjing Wu, Eduardo Bañados, Aaron J. Barth, Aklant K. Bhowmick, Rebekka Bieri, Laura Blecha, Sarah Bosman, Zheng Cai, Luis Colina, Thomas Connor, Frederick B. Davies, Roberto Decarli, Gisella De Rosa, Alyssa B. Drake, Eiichi Egami, Anna-Christina Eilers, Analis E. Evans, Emanuele Paolo Farina, Zoltan Haiman, Linhua Jiang, Xiangyu Jin, Hyunsung D. Jun, Koki Kakiichi, Yana Khusanova, Girish Kulkarni, Mingyu Li, Weizhe Liu, Federica Loiacono, Alessandro Lupi, Chiara Mazzucchelli, Masafusa Onoue, Maria A. Pudoka, Sofía Rojas-Ruiz, Yue Shen, Michael A. Strauss, Wei Leon g Tee, Benny Trakhtenbrot, Maxime Trebitsch, Bram Venemans, Marta Volonteri, Fabian Walter, Zhang-Liang Xie, Minghao Yue, Haowen Zhang, Huanian Zhang ve Siwei Zou, 29 Haziran 2023, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/accd6f
“Yeniden İyonizasyon Çağında Önyargılı Halelerin Spektroskopik Araştırması (ASPIRE): JWST Kullanan z > 6.5 Kuasarların Geri Kalan Çerçeve Optik Spektrumlarına İlk Bakış”, Jinyi Yang, Feige Wang, Xiaohui Fan, Joseph F. Hennawi, Aaron J. Barth, Eduardo Bañados, Fengwu Sun, Weizhe Liu, Zheng Cai, Linhua Jiang, Zihao Li, Masafusa Onoue, Jan- Torge Schindler, Yue Shen, Yunjing Wu, Aklant K. Bhowmick, Rebekka Bieri, Laura Blecha, Sarah Bosman, Jaclyn B. Champagne, Luis Colina, Thomas Connor, Tiago Costa, Frederick B. Davies, Roberto Decarli, Gisella De Rosa, Alyssa B. Drake, Eiichi Egami, Anna-Christina Eilers, Analis E. Evans, Emanuele Paolo Farina, Melanie Habouzit, Zoltan Haiman, Xiangyu Jin, Hyunsung D. Jun, Koki Kakiichi, Yana Khusanova, Girish Kulkarni, Federica Loiacono, Alessandro Lupi, Chiara Mazzucchelli, Zhiwei Pan, Sofia Rojas-Ruiz, Michael A. Strauss, Wei Leong Tee, Benny Trakhtenbrot, Maxime Trebitsch, Bram Ve nemans, Marianne Vestergaard, Marta Volonteri, Fabian Walter, Zhang-Liang Xie, Minghao Yue, Haowen Zhang, Huanian Zhang ve Siwei Zou, 29 Haziran 2023, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/acc9c8