Bu çizim, Büyük Patlama’dan yalnızca birkaç yüz milyon yıl sonra, Yeniden İyonlaşma Çağı’nda gazın şeffaf ve opak bir karışım olduğu bir zamanda oluşan bir galaksiyi göstermektedir. NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’ndan elde edilen veriler, bu ilk gökadaların yakınlarında çok fazla soğuk, nötr gaz bulunduğunu ve gazın beklenenden daha yoğun olabileceğini gösteriyor.
Webb, bu galaksileri, 2022’de gözlem almaya başladıktan birkaç ay sonra Kozmik Evrim Erken Yayın Bilimi (CEERS) Araştırması’nın bir parçası olarak gözlemledi. CEERS, NIRSpec (Yakın Kızılötesi Spektrograf) üzerindeki mikro panjurlardan gelen hem görüntüleri hem de spektrum olarak bilinen verileri içerir. CEERS’den elde edilen veriler, Webb’in Erken Yayın Bilimi (ERS) programının bir parçası olarak bu gibi keşifleri desteklemek için derhal yayınlandı. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
Kullanmak James Webb Uzay TeleskobuKopenhag Üniversitesi araştırmacıları, evrendeki en eski üç gökadanın oluşumunu 13 milyar yıldan daha uzun bir süre önce gören ilk kişiler oldular.
Astronomi tarihinde ilk kez, Niels Bohr Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, 13,3 ila 13,4 milyar yıl önce, evrenin en eski üç gökadasının doğuşuna tanık oldular.
Keşif, biçimlendirici galaksilerin bu ilk “canlı gözlemlerini” Dünya’ya bize getiren James Webb Uzay Teleskobu kullanılarak yapıldı.
Araştırmacılar teleskop aracılığıyla, inşa edilme sürecindeki bir mini galakside biriken ve biriken büyük miktarda gazdan gelen sinyalleri görebildiler. Teorilere ve bilgisayar simülasyonlarına göre galaksilerin oluşumu bu şekilde olsa da gerçekte buna hiç tanık olunmamıştı.
“Bunların şimdiye kadar gördüğümüz galaksi oluşumunun ilk ‘doğrudan’ görüntüleri olduğunu söyleyebilirsiniz. James Webb bize daha önce evrimin sonraki aşamalarındaki erken galaksileri göstermişken, burada onların doğuşuna ve dolayısıyla evrendeki ilk yıldız sistemlerinin inşasına tanık oluyoruz” diyor Niels Bohr Enstitüsü’nden Yardımcı Doçent Kasper Elm Heintz, Yeni çalışmayı kim yönetti?
Araştırma saygın bilimsel dergide yayınlandı Bilim.
Bunu Nasıl Yaptılar?
Araştırmacılar, evrenin ilk galaksilerinin oluşumunu, bu galaksilerden gelen ışığın, onların içinde ve çevresinde bulunan nötr gaz tarafından nasıl emildiğine dair gelişmiş modeller kullanarak ölçebildiler. Bu geçiş Lyman-alfa geçişi olarak bilinir.
Araştırmacılar, ışığı ölçerek yeni oluşan galaksilerdeki gazı diğer gazlardan ayırt edebildiler. Bu ölçümler yalnızca James Webb Uzay Teleskobu’nun inanılmaz derecede hassas kızılötesi spektrograf yetenekleri sayesinde mümkün oldu.
Büyük Patlamadan Kısa Bir Süre Sonra Doğan Galaksiler
Araştırmacılar üç galaksinin doğuşunun yaklaşık 400-600 milyon yıl sonra gerçekleştiğini tahmin ediyorlar. Büyük patlama, her şeyi başlatan patlama. Bu uzun bir süre gibi görünse de, evrenin 13,8 milyar yıllık toplam ömrünün ilk yüzde üç ila dörtlük bir kısmında oluşan galaksilere karşılık geliyor.
Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra evren, hidrojen atomlarından oluşan devasa, opak bir gazdı; gece gökyüzünün iyi tanımlanmış yıldızlardan oluşan bir örtüyle benekli olduğu günümüzün aksine.
“Büyük Patlama’dan sonraki birkaç yüz milyon yıl boyunca, yıldızlar ve gazlar galaksilere dönüşmeden önce ilk yıldızlar oluştu. Gözlemlerimizde başlangıcını gördüğümüz süreç budur” diye açıklıyor Doçent Darach Watson.
Galaksilerin doğuşu, evrenin tarihinde Yeniden İyonlaşma Çağı olarak bilinen bir zamanda, ilk galaksilerden bazılarının enerjisi ve ışığının hidrojen gazı sisini delip geçtiği bir zamanda gerçekleşti.
Araştırmacıların James Webb Uzay Teleskobu’nun kızılötesi görüşünü kullanarak yakaladığı şey tam olarak bu büyük miktardaki hidrojen gazıdır. Bu, yıldızların ve galaksilerin yapı taşı olan soğuk, nötr hidrojen gazının bugüne kadar bilimsel araştırmacılar tarafından keşfedilen en uzak ölçümüdür.
Erken Evren Hakkında
Evren “yaşamına” yaklaşık 13,8 milyar yıl önce muazzam bir patlamayla, Büyük Patlamayla başladı. Bu olay, kuarklar ve elektronlar gibi atom altı parçacıkların bolluğuna yol açtı. Bu parçacıklar protonları ve nötronları oluşturmak üzere bir araya geldi ve bunlar daha sonra atom çekirdeğini oluşturdu. Büyük Patlama’dan yaklaşık 380.000 yıl sonra elektronlar atom çekirdeğinin yörüngesinde dönmeye başladı ve evrenin en basit atomları yavaş yavaş oluştu.
İlk yıldızlar birkaç yüz milyon yıl sonra oluştu. Ve bu yıldızların kalplerinde etrafımızdaki daha büyük ve daha karmaşık atomlar oluştu.
Daha sonra yıldızlar galaksilere dönüştü. Bildiğimiz en eski galaksiler Büyük Patlama’dan yaklaşık 3-400 milyon yıl sonra oluşmuştur. Kendi güneş sistemimiz yaklaşık 4,6 milyar yıl önce, yani Büyük Patlama’dan 9 milyar yıldan fazla bir süre sonra ortaya çıktı.
Kökenlerimizin Anlaşılmasına Katkı Sağlar
Çalışma Kasper Elm Heintz tarafından, diğerlerinin yanı sıra araştırma meslektaşları Darach Watson, Gabriel Brammer ve Kopenhag Üniversitesi Niels Bohr Enstitüsü Kozmik Şafak Merkezi’nden doktora öğrencisi Simone Vejlgaard ile yakın işbirliği içinde gerçekleştirildi. evrenin doğuşunu araştırın ve anlayın. Bu son sonuç onları tam da bunu yapmaya daha da yaklaştırıyor.
Araştırma ekibi, yeni sonuçlarını genişletmek ve galaksilerin oluşumunun en erken dönemi hakkında daha fazla bilgi edinmek umuduyla James Webb Uzay Teleskobu ile daha fazla gözlem süresi için başvuruda bulundu.
“Şimdilik bu, galaksilerin oluşumuna ilişkin yeni gözlemlerimizi eskisinden çok daha detaylı bir şekilde haritalandırmakla ilgili. Aynı zamanda sürekli olarak evrenin ne kadar ilerisini görebildiğimiz sınırlarını zorlamaya çalışıyoruz. Böylece belki daha da ilerilere ulaşabiliriz” diyor Simone Vejlgaard.
Araştırmacıya göre yeni bilgi, insanlığın en temel sorularından birinin yanıtlanmasına katkıda bulunuyor.
“Biz insanların her zaman sorduğu en temel sorulardan biri şudur: ‘Nereden geliyoruz?’. Burada, evrenin ilk yapılarından bazılarının yaratıldığı ana ışık tutarak cevabın biraz daha fazlasını bir araya getiriyoruz. Bu, bulmacanın daha fazla parçasını bir araya getirebileceğimizi umduğumuza kadar daha fazla araştıracağımız bir süreç,” diye bitiriyor Doçent Gabriel Brammer.
Referans: Kasper E. Heintz, Darach Watson, Gabriel Brammer, Simone Vejlgaard, Anne Hutter, Victoria B. Strait, Jorryt Matthee, Pascal A. Oesch, Páll Jakobsson, Nial R. Tanvir, Peter Laursen, Rohan P. Naidu, Charlotte A. Mason, Meghana Killi, Intae Jung, Tiger Yu-Yang Hsiao, Abdurro’uf, Dan Coe, Pablo Arrabal Haro, Steven L. Finkelstein ve Sune Toft, 23 Mayıs 2024, Bilim.
DOI: 10.1126/science.adj0343
Çalışma, araştırmacılar Kasper E. Heintz, Darach Watson, Gabriel Brammer, Simone Vejlgaard, Anne Hutter, Victoria B. Strait, Jorryt Matthee, Pascal A. Oesch, Pall Jakobsson, Nial R. Tanvir, Peter Laursen, Rohan P. Naidu, Charlotte A. Mason, Meghana Killi, Intae Jung, Tiger Yu-Yang Hsiao, Abdurro’uf, Dan Coe, Pablo Arrabal Haro, Steven L. Finkelstein ve Sune Toft.
Araştırmanın Danimarka kısmı Danimarka Ulusal Araştırma Vakfı ve Carlsberg Vakfı tarafından finanse ediliyor.