Ön plandaki büyük galaksi LEDA 2046648 olarak adlandırılıyor ve zamanda bir milyar yıldan biraz daha uzun bir süre önce görülüyor, diğerlerinin çoğu ise daha da uzakta yer aldığından zamanda daha da geriye doğru görülüyor. Katkıda bulunanlar: ESA/Webb, NASA ve CSA, A. Martel
James Webb Uzay TeleskobuUzay aracının fırlatılması gökbilimcilerin evreni o kadar yakından gözlemlemelerine olanak sağladı ki, ilk gökadaların oluştuğuna inanılan döneme yaklaşıyoruz. Evrenin tarihinin büyük bölümünde, bir galaksinin oluşturduğu yıldızların sayısı ile ürettiği ağır elementlerin miktarı arasında tutarlı bir korelasyon var gibi görünüyor.
Ancak şimdi ilk defa, yıldızların ve elementlerin miktarı arasındaki bu ilişkinin en eski galaksiler için geçerli olmadığına dair işaretler görüyoruz. Bunun nedeni muhtemelen bu galaksilerin basitçe yaratılma sürecinde olmaları ve henüz ağır elementleri yaratacak zamanları olmamasıdır.
Evren galaksilerle (muazzam yıldız ve gaz koleksiyonları) doludur ve evrenin derinliklerine baktığımızda onları yakın ve uzakta görürüz. Işık bize ulaşmak için daha fazla zaman harcadığı için, bir galaksi ne kadar uzaktaysa, aslında zamanda geriye bakıyoruz, bu da onların Evrenin tarihi boyunca evriminin görsel bir anlatımını oluşturmamıza olanak sağlıyor.
Bu grafik, gözlemlenen galaksileri bir “element-yıldız kütle diyagramı”nda gösterir: Bir galaksi ne kadar sağa doğruysa o kadar büyük kütleye sahiptir ve ne kadar yukarıdaysa o kadar ağır elementler içerir. Gri simgeler günümüz Evrenindeki galaksileri temsil ederken, kırmızı simgeler erken galaksilere ilişkin yeni gözlemleri gösteriyor. Bu galaksilerin daha sonraki galaksilere göre çok daha az ağır elementlere sahip olduğu açık, ancak mavi bantla gösterilen teorik tahminlerle kabaca aynı fikirdeler. Katkıda bulunanlar: Kasper Elm Heintz, Peter Laursen
Gözlemler bize galaksilerin son 12 milyar yıldır, yani Evren’in yaşının 5/6’sında, bir denge halinde yaşamlarını sürdürdüklerini gösterdi: Bir yandan galaksiler arasında temel, sıkı bir ilişki var gibi görünüyor. bir yandan ne kadar yıldız oluşturdukları, bir yandan da ne kadar ağır element oluşturdukları. Bu bağlamda “ağır elementler”, hidrojen ve helyumdan daha ağır olan her şey anlamına gelmektedir.
Bu ilişki mantıklıdır çünkü Evren başlangıçta yalnızca bu en hafif iki elementten oluşuyordu. Karbon, oksijen ve demir gibi tüm ağır elementler daha sonra yıldızlar tarafından yaratıldı.
James Webb daha derine bakıyor
Bu nedenle ilk galaksilerin ağır elementler tarafından “kirlenmemiş” olması gerekir. Ancak yakın zamana kadar zamanda bu kadar geriye bakamadık. Bunun nedeni, uzak olmasının yanı sıra ışığın uzayda ne kadar uzun yol kat ederse o kadar kırmızı hale gelmesidir. En uzak galaksiler için spektrumun kızılötesi kısmına kadar bakmanız gerekir ve ancak James Webb’in fırlatılmasıyla bu kadar uzağı görebilecek kadar büyük ve hassas bir teleskopa sahip olduk.
Ve uzay teleskopu da hayal kırıklığına uğratmadı: Pek çok kişi James Webb’in en uzak galaksi rekorunu kırdı ve artık öyle görünüyor ki, ilk galaksilerden bazılarının yaratıldığı döneme nihayet ulaşıyoruz.
Galaksiler arası uzaydan yayılan gaz merkeze doğru düşüyor, yıldız oluşumunu tetikliyor ve galaksinin dönen diskinin bir parçası haline geliyor. Yıldızlar öldüğünde, gazlarını artık ağır elementlerle zenginleştirilmiş olan galaksiye (ve galaksiler arası uzaya) geri verirler. Kredi bilgileri: Tumlinson ve ark. (2017).
Niels Bohr Enstitüsü’ndeki Danimarka araştırma merkezi Kozmik Şafak Merkezi ve Kopenhag’daki DTU Uzay’dan gökbilimcilerden oluşan bir ekip, Nature Astronomy bilimsel dergisinde bugün yayınlanan yeni bir çalışmada, gerçekten de ilk gökadalardan bazıları gibi görünen şeyleri keşfetti. bunlar henüz oluşma aşamasındadır.
“Yakın zamana kadar, yeterli donanıma sahip olmadığımız için, erken Evren’de ilk galaksilerin nasıl oluştuğunu incelemek neredeyse imkansızdı. Bu durum James Webb’in piyasaya sürülmesiyle artık tamamen değişti” diyor araştırmanın lideri ve Kozmik Şafak Merkezi’nde yardımcı doçent olan Kasper Elm Heintz.
Temel ilişki bozuluyor
Galaksinin toplam yıldız kütlesi ile ağır elementlerin miktarı arasındaki ilişki bundan biraz daha karmaşıktır. Galaksinin yeni yıldızları ne kadar hızlı ürettiğinin de söyleyecek bir şeyi var. Ancak bunu düzeltirseniz güzel, doğrusal bir ilişki elde edersiniz: Galaksi ne kadar büyük olursa, ağır elementler de o kadar fazla olur.
Ancak bu ilişki artık son gözlemlerle sorgulanıyor.
Kasper Elm Heintz, “Bu ilk gökadalardan 16’sından gelen ışığı analiz ettiğimizde, yıldız kütlelerinden bekleyeceğiniz değerlere ve ürettikleri yeni yıldızların miktarına kıyasla önemli ölçüde daha az ağır elementlere sahip olduklarını gördük” diyor.
Aslına bakılırsa galaksilerin, daha sonraki Evren’e kıyasla ortalama dört kat daha az miktarda ağır elemente sahip olduğu ortaya çıktı. Bu sonuçlar, galaksilerin Evren tarihinin çoğu boyunca bir denge biçiminde evrimleştiği mevcut modelle tam bir tezat oluşturuyor.
Teoriler tarafından tahmin edildi
Sonuç yine de tamamen şaşırtıcı değil. Ayrıntılı bilgisayar programlarına dayanan teorik galaksi oluşumu modelleri benzer bir şeyi öngörüyor. Ama artık gördük!
Makalede yazarların önerdiği açıklama, basitçe galaksilerin yaratılma sürecine tanık olduğumuzdur. Yerçekimi, yıldızları oluşturmaya başlayan ilk gaz yığınlarını topladı.
Eğer galaksiler hayatlarını rahatsız edilmeden sürdürürlerse, yıldızlar onları hızla ağır elementlerle zenginleştirecektir. Ancak o dönemde galaksilerin arasında, yıldızların yetişemeyeceği kadar hızlı bir şekilde galaksilere doğru akan büyük miktarlarda taze, kirlenmemiş gaz vardı.
“Sonuç bize, galaksiler arasındaki gazla düşündüğümüzden daha yakından bağlantılı görünen galaksi oluşumunun en erken aşamalarına dair ilk bilgileri veriyor.
Bu, James Webb’in bu konuyla ilgili ilk gözlemlerinden biri; bu nedenle, halen yürütülen daha büyük, daha kapsamlı gözlemlerin bize neler anlatabileceğini görmek için hâlâ bekliyoruz.
Kuşkusuz, galaksilerin ve ilk yapıların, Dünya’dan sonraki ilk milyar yıl içinde nasıl oluşmaya başladıklarını çok yakında daha net anlayacağız. Büyük patlama” diye bitiriyor Kasper Elm Heintz.
Referans: Kasper E. Heintz, Gabriel B. Brammer, Clara Giménez-Arteaga, Victoria B. Strait, Claudia del P. Lagos, Aswin P. Vijayan, Jorryt Matthee tarafından yazılan “Büyük Patlama’dan 600 Myr sonra galaksilerdeki kimyasal zenginleşmenin seyreltilmesi” , Darach Watson, Charlotte A. Mason, Anne Hutter, Sune Toft, Johan PU Fynbo ve Pascal A. Oesch, 21 Eylül 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02078-7