Webb cüce galaksilerin evreni yeniden iyonlaştırdığını buldu

Uluslararası bir bilim insanları ekibi, NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskobu’nun benzeri görülmemiş yeteneklerini kullanarak, evrenin ilk milyar yılı boyunca en sönük galaksilerin ilk spektroskopik gözlemlerini elde etti. Bu bulgular, yayınlanan dergide Doğa, gökbilimciler için uzun süredir devam eden bir soruyu yanıtlamaya yardımcı oluyor: Evrenin yeniden iyonlaşmasına hangi kaynaklar neden oldu? Bu yeni sonuçlar, küçük cüce galaksilerin büyük miktarlarda enerjik radyasyon üreten muhtemel üreticiler olduğunu etkili bir şekilde gösterdi.

Erken evrenin evrimini araştırmak modern astronominin önemli bir yönüdür. Evrenin erken tarihinde yeniden iyonlaşma çağı olarak bilinen zaman hakkında anlaşılması gereken çok şey var.

İlk yıldızlar etraflarındaki gazı iyonlaştırıncaya ve ışık içinden geçmeye başlayana kadar, herhangi bir yıldızın veya galaksinin olmadığı, yoğun bir hidrojen gazı sisiyle dolu bir karanlık dönemiydi. Gökbilimciler, erken evreni kaplayan bu hidrojen sisini kademeli olarak temizlemeye yetecek kadar güçlü radyasyon yayan kaynakları belirlemeye çalışmak için onlarca yıl harcadılar.

Yeniden İyonlaşma Çağından Önceki Ultradeep NIRSpec ve NIRCam Gözlemleri (UNCOVER) programı (#2561), Abell 2744 mercek kümesinin hem görüntülemesini hem de spektroskopik gözlemlerini içermektedir. Uluslararası bir gökbilimci ekibi, Pandora Kümesi olarak da bilinen bu hedef tarafından kütleçekimsel merceklenmeyi kullanmıştır. , evrenin yeniden iyonlaşma periyodunun kaynaklarını araştırmak.

Kütleçekimsel merceklenme uzak gökadaların görünümünü büyütür ve bozar, böylece ön plandakilerden çok farklı görünürler. Galaksi kümesi ‘merceği’ o kadar büyüktür ki, uzayın dokusunu o kadar büker ki, uzak galaksilerden gelen ve çarpık uzaydan geçen ışık da çarpık bir görünüm alır.

Büyütme etkisi, ekibin Abell 2744’ün ötesindeki çok uzak ışık kaynaklarını incelemesine olanak tanıdı ve aksi takdirde Webb’in bile tespit edemeyeceği son derece sönük sekiz gökadayı ortaya çıkardı.

Ekip, bu sönük gökadaların daha önce varsayılandan dört kat daha büyük seviyelerde çok büyük iyonlaştırıcı radyasyon üreticileri olduğunu buldu. Bu, evreni yeniden iyonlaştıran fotonların çoğunun muhtemelen bu cüce galaksilerden geldiği anlamına geliyor.

Fransa’daki Institut d’Astrophysique de Paris’ten ekip üyesi Iryna Chemerynska, “Bu keşif, aşırı sönük galaksilerin erken evrenin evriminde oynadığı önemli rolü ortaya koyuyor” dedi. “Kozmik yeniden iyonlaşma sırasında nötr hidrojeni iyonize plazmaya dönüştüren iyonlaştırıcı fotonlar üretiyorlar. Bu, evrenin tarihini şekillendirmede düşük kütleli galaksileri anlamanın önemini vurguluyor.”

Fransa’daki Sorbonne Üniversitesi’ndeki CNRS’deki Institut d’Astrophysique de Paris’ten ekip lideri Hakim Atek ve bu sonucu açıklayan makalenin baş yazarı Hakim Atek, “Bu kozmik güç santralleri topluca işin yapılması için fazlasıyla enerji yayıyor” diye ekledi. “Küçük boyutlarına rağmen, bu düşük kütleli galaksiler enerjik radyasyonun üretken üreticileridir ve bu dönemdeki bollukları o kadar büyüktür ki kolektif etkileri evrenin tüm durumunu dönüştürebilir.”

Bu sonuca ulaşmak için ekip, yeniden iyonlaşma çağındaki son derece sönük gökada adaylarını seçmek amacıyla ilk olarak ultra derin Webb görüntüleme verilerini NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu’ndan alınan Abell 2744’ün yardımcı görüntülemesiyle birleştirdi. Bunu Webb’in Yakın Kızılötesi Spektrografı (NIRSpec) ile spektroskopi izledi. Cihazın Çoklu Deklanşör Düzeneği, bu sönük gökadaların çok nesneli spektroskopisini elde etmek için kullanıldı.

Bilim insanları bu sönük gökadaların sayı yoğunluğunu ilk kez sağlam bir şekilde ölçtüler ve bunların yeniden iyonlaşma çağında en bol nüfusa sahip olduklarını başarıyla doğruladılar. Bu aynı zamanda bu galaksilerin iyonlaştırıcı gücünün ilk kez ölçüldüğü anlamına geliyor ve gökbilimcilerin, erken evreni iyonize etmeye yetecek kadar enerjik radyasyon ürettiklerini belirlemelerine olanak tanıyor.

Atek şöyle devam etti: “NIRSpec’in inanılmaz hassasiyeti, Abell 2744’ün sağladığı yerçekimsel güçlendirme ile birleştiğinde, Samanyolu’ndan 100 kat daha sönük olmalarına rağmen, evrenin ilk milyar yılına ait bu galaksileri ayrıntılı olarak tanımlamamıza ve incelememize olanak sağladı.” .

Yaklaşan Webb gözlem programında, GLIMPSE olarak adlandırılan bilim insanları, gökyüzünde şimdiye kadarki en derin gözlemleri elde edecekler. Abell S1063 adlı başka bir gökada kümesi hedeflenerek, bu popülasyonun gökadaların büyük ölçekli dağılımını temsil edip etmediğini doğrulamak için yeniden iyonlaşma çağındaki daha sönük gökadalar bile tanımlanacak.

Bu yeni sonuçlar tek bir alanda elde edilen gözlemlere dayandığından ekip, soluk gökadaların iyonlaştırıcı özelliklerinin, aşırı yoğun bölgelerde bulunmaları durumunda farklı görünebileceğini belirtiyor. Bu nedenle, bağımsız bir alandaki ek gözlemler, bu sonuçların doğrulanmasına yardımcı olacak daha fazla bilgi sağlayacaktır.

GLIMPSE gözlemleri aynı zamanda gökbilimcilerin, evrenin yalnızca birkaç milyon yaşında olduğu Kozmik Şafak olarak bilinen dönemi araştırmalarına ve ilk galaksilerin ortaya çıkışına ilişkin anlayışımızı geliştirmelerine yardımcı olacak.

Bu sonuçlar bugün dergide yayınlandı Doğa.