James Webb Uzay Teleskobu’nun Kozmik Evrim Erken Yayın Bilimi (CEERS) araştırması tarafından belirlenen uzak galaksilerin örnek şekilleri. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin)
Veriler: NASA‘S James Webb Uzay Teleskobu birçok erken gökadanın disk benzeri veya küresel değil, uzun ve ince olduğunu öne sürüyor.
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’ndan alınan görüntüleri analiz eden Columbia araştırmacıları, erken evrendeki galaksilerin genellikle ekmek çubukları gibi düz ve uzun olduğunu ve nadiren pizza hamuru topları gibi yuvarlak olduğunu buldu.
NASA Hubble Araştırmacısı Viraj Pandya, “İncelediğimiz galaksilerin yaklaşık %50 ila 80’i iki boyutta düzleşmiş gibi görünüyor” dedi. Kolombiya Üniversitesive yayınlanması planlanan yeni bir makalenin baş yazarı Astrofizik Dergisi bu bulguları özetliyor. “Uzun, ince ekmek çubuklarına benzeyen galaksiler, evrenin erken dönemlerinde çok yaygın görünüyor; bu da şaşırtıcı çünkü günümüz evrenindeki galaksiler arasında nadir bulunuyorlar.”
Webb Telescope’un Kozmik Evrim İçgörüleri
Ekip, Webb tarafından sağlanan ve Kozmik Evrim Erken Yayın Bilimi (CEERS) Araştırması olarak bilinen, evren 600 milyon ila 6 milyar yaşında iken var olduğu tahmin edilen galaksileri ayıklayan geniş bir yakın kızılötesi görüntüler alanına odaklandı.
Uzak galaksilerin çoğu ekmek çubuklarına benzerken, diğerleri pizza turtaları ve pizza hamuru topları şeklindedir. “Pizza hamuru topları” veya küre şeklindeki gökadalar, en küçük gökada türü gibi görünüyor ve aynı zamanda en az tanımlanan gökadalardı. Pizza pastası şeklindeki galaksilerin, en uzun eksenleri boyunca ekmek çubuğu şeklindeki galaksiler kadar büyük olduğu bulundu. “Evrenin devam eden genişlemesi nedeniyle daha yaşlı, daha olgun galaksilerden oluşan yakındaki evrende daha yaygındırlar.”
Galaksimiz Samanyolu’nun merkezinde, merkezi eski, sarımsı yıldızlardan oluşan bir çıkıntıyla çevrelenen süper kütleli bir kara delik bulunur. Bunun ötesinde daha genç yıldızlarla, yeni oluşan yıldızlarla ve karanlık toz şeritleriyle dolu mavimsi sarmal kollar var. Kredi bilgileri: NASA ve STScI
Samanyolu’nun Geçmiş Hali ve Galaksilerin Evrimi
Hangi kategorideyiz Samanyolu Saati milyarlarca yıl geriye alabilseydik galaksi ne durumda olurdu? Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nde doktora adayı olan ortak yazar Haowen Zhang, “En iyi tahminimiz, bunun daha çok bir ekmek çubuğuna benzemiş olabileceğidir” dedi. Bu hipotez kısmen Webb’den elde edilen yeni kanıtlara dayanıyor; teorisyenler Samanyolu’nun milyarlarca yıl önceki kütlesini tahmin etmek için “saati geri aldılar”, bu da onun uzak geçmişteki muhtemel ekmek çubuğu şeklini akla getiriyor.
Bu uzak gökadalar aynı zamanda yakınlardaki spiral ve eliptik gökadalardan çok daha az kütlelidir; bunlar bizimki gibi daha büyük gökadaların öncüleridir. Columbia Üniversitesi’nden ortak yazar ve NASA Hubble Üyesi Kartheik Iyer, “Evrenin erken dönemlerinde galaksilerin büyümesi için çok daha az zamanları vardı” dedi. “İlk gökadalar için ek kategoriler belirlemek heyecan verici; şimdi analiz edilecek daha çok şey var. Artık galaksilerin şekillerinin görünüşleriyle nasıl ilişkili olduğunu inceleyebilir ve nasıl oluştuklarını çok daha ayrıntılı olarak daha iyi yansıtabiliriz.”
Araştırmacıların uzun, elipsoid (yani ekmek çubuğu şeklindeki) gökadalar olduğuna inandıkları görüntülerin James Webb Uzay Teleskobu ile çekilmiş görüntüleri. “İnanmak” kelimesi, bazı galaksilerin yandan görülen disk (yani pizza pastası) şeklinde galaksiler olabileceği gerçeğini yansıtmaktadır. Kredi: Viraj Pandya ve diğerleri.
Hubble ve Webb: Kozmosa İşbirlikçi Bir Bakış
1990 yılında fırlatılan ve bugüne kadar veri toplayan uzay teleskobu Hubble, Kanarya Adaları Astrofizik Enstitüsü’nde öğretim üyesi araştırma bilimcisi olan ortak yazar Marc Huertas-Company’nin “uzun süredir çok sayıda uzun galaksi gösterdiğini” açıkladı. Ancak araştırmacılar hâlâ şunu merak ediyordu: 2021’de fırlatılan Webb teleskopunun kızılötesi ışığa duyarlılığı sayesinde ek ayrıntılar daha iyi mi ortaya çıkacak? “Webb, Hubble’ın gözlemlediği galaksilerdeki hiçbir ek özelliği kaçırmadığını doğruladı. Ayrıca Webb bize benzer şekillere sahip daha birçok uzak gökadayı da çok ayrıntılı bir şekilde gösterdi.” dedi Huertas-Company.
Erken Galaksilerin Şekillerini Anlamak
Elbette bir soru da, ilk gökadaların neden bu kadar düzleşme ve uzama eğiliminde olduğudur. Pandya’nın açıkladığı hipotezlerden biri, erken evrenin, gaz ve yıldızları beraberinde getiren bir tür “iskelet arka planı” veya “kozmik otoyol” oluşturan karanlık madde iplikçikleriyle dolu olabileceğidir. Bu iplikçikler hala mevcut, ancak evren genişledikçe çok daha dağınık hale geldiler, dolayısıyla ekmek çubuğu şeklindeki galaksilerin oluşumunu destekleme olasılıkları daha az olabilir.
Araştırmacılar galaksilerin en-boy oranlarını en uzun eksen uzunluklarına göre çizdiklerinde, diyagramların açıkça muzlara benzediğini buldular. Kredi bilgileri: Pandya ve ark.
“Muza Giden Galaksiler” ve Gelecek Araştırmaları
Makalenin adı “Muzlara Giden Galaksiler”, yazarların verilerine baktıklarında akıllarına gelen bir başka gıda benzetmesi. Yazarlar galaksilerin en-boy oranlarını en uzun eksen uzunluklarına göre çizdiklerinde, ortaya çıkan diyagramların açıkça muzlara benzediğini, onların uzun, elipsoid (yani ekmek çubuğu) şeklini yansıtan bir şekil olduğunu buldular. Pandya, “Muzlar, doğası gereği uzun galaksilerin evrenin ilk 4 milyar yılında baskın galaksiler gibi göründüğünü söylemenin başka bir yoludur” dedi.
Bilgimizde hala boşluklar var. Araştırmacılar, uzak gökadaların özelliklerini ve kesin konumlarını daha da geliştirmek için Webb’den daha büyük bir örneklem boyutuna ihtiyaç duymakla kalmayacak, aynı zamanda uzak gökadaların kesin geometrilerini daha iyi yansıtacak şekilde modellerini ayarlamak ve güncellemek için de bol miktarda zaman harcamak zorunda kalacaklar. Waterville, Maine’deki Colby College’da doçent olan ortak yazar Elizabeth McGrath, “Bunlar erken sonuçlar” dedi. “Neler olup bittiğini anlamak için verileri daha derinlemesine incelememiz gerekiyor, ancak bu erken trendler konusunda çok heyecanlıyız.”
Bu çalışma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Webb Teleskobu, Havuz Eriştesi ve Sörf Tahtası Gibi Görünen Birçok İlk Gökadayı Ortaya Çıkardı.
Referans: Viraj Pandya, Haowen Zhang, Marc Huertas-Company, Kartheik G. Iyer, Elizabeth McGrath, Guillermo Barro, Steven L. Finkelstein, Martin tarafından “Muzlara Giden Galaksiler: JWST-CEERS ile Yüksek Kırmızıya Kayma Galaksilerinin 3B Geometrisinin Çıkarımı” Kuemmel, William G. Hartley, Henry C. Ferguson, Jeyhan S. Kartaltepe, Joel Primack, Avishai Dekel, Sandra M. Faber, David C. Koo, Greg L. Bryan, Rachel S. Somerville, Ricardo O. Amorin, Pablo Arrabal Haro, Micaela B. Bagley, Eric F. Bell, Emmanuel Bertin, Luca Costantin, Romeel Dave, Mark Dickinson, Robert Feldmann, Adriano Fontana, Raphael Gavazzi, Mauro Giavalisco, Andrea Grazian, Norman A. Grogin, Yuchen Guo, ChangHoon Hahn, Benne W. Holwerda, Lisa J. Kewley, Allison Kirkpatrick, Anton M. Koekemoer, Jennifer M. Lotz, Ray A. Lucas, Laura Pentericci, Pablo G. Perez-Gonzalez, Nor Pirzkal, Dale D. Kocevski, Casey Papovich, Swara Ravindranath, Caitlin Rose, Marc Schefer, Raymond C. Simons, Amber N. Straughn, Sandro Tacchella, Jonathan R. Trump, Alexander de la Vega, Stephen M. Wilkins, Stijn Wuyts, Guang Yang ve LY Aaron Yung, Kabul Edildi, Astrofizik Dergisi.
arXiv:2310.15232