Erken Evrende 10 Kat Daha Fazla Süpernova

NASA‘S James Webb Uzay Teleskobu bir süpernova avcısı olarak mükemmelliğini kanıtlıyor! Aşırı kızılötesi duyarlılığı sayesinde Webb, baktığı hemen hemen her yerde çok uzaktaki süpernovaları keşfediyor.

Webb, evren boyunca ilerleyen ışığın daha uzun dalga boylarına yayıldığı kozmolojik kırmızıya kayma adı verilen bir olgu nedeniyle son derece uzaktaki süpernovaları tanımlamak için idealdir. Antik süpernovalardan gelen görünür ışık o kadar gerilir ki kızılötesine ulaşır. Webb’in cihazları kızılötesi ışığı görecek şekilde ayarlanmıştır, bu da onu bu uzak süpernovaları bulmak için ideal kılar.

Bir ekip, Webb’in erken evrene ilişkin derin araştırmasından elde edilen verileri kullanarak, daha önce bilinenden 10 kat daha uzakta süpernova tespit etti. Bu çalışma, Webb ile antik süpernovaların daha kapsamlı araştırılmasına yönelik ilk büyük adımdır.

JADES Derin Alanı, JADES (JWST Gelişmiş Derin Galaksi Dışı Araştırma) programının bir parçası olarak NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından alınan gözlemleri kullanır. JADES verilerini inceleyen bir gökbilimci ekibi, zamanla parlaklığı değişen yaklaşık 80 nesne (yeşil daire içine alınmış) tespit etti. Geçici cisimler olarak bilinen bu nesnelerin çoğu, patlayan yıldızların veya süpernovaların sonucudur. Katkı Sağlayanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, JADES İşbirliği

Webb Uzay Teleskobu Süpernova Bilimine Yeni Bir Pencere Açıyor

Kozmosun derinliklerine bakan NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, bilim insanlarına, evrenimizin şu anki yaşının sadece küçük bir kısmı olduğu bir dönemden kalma süpernovalara ilişkin ilk ayrıntılı bakışı sağlıyor. Webb verilerini kullanan bir ekip, erken evrende önceden bilinenden 10 kat daha fazla süpernova tespit etti. Yeni keşfedilen patlayan yıldızlardan birkaçı, evrenin genişleme oranını ölçmek için kullanılanlar da dahil olmak üzere, kendi türlerinin en uzak örnekleridir.

Tucson’daki Arizona Üniversitesi ve Steward Gözlemevi’nde üçüncü sınıf yüksek lisans öğrencisi olan Christa DeCoursey, “Webb bir süpernova keşif makinesidir” dedi. “Çok sayıda tespit artı bu süpernovalara olan büyük mesafeler araştırmamızın en heyecan verici iki sonucu.”

DeCoursey, bu bulgularını Amerikan Astronomi Topluluğu’nun Madison, Wisconsin’deki 244. toplantısında düzenlediği basın toplantısında sundu.

Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, Ann Feild (STScI)

‘Bir Süpernova Keşif Makinesi’

Bu keşifleri yapmak için ekip, JWST Gelişmiş Derin Galaksi Dışı Araştırma (JADES) programının bir parçası olarak elde edilen görüntüleme verilerini analiz etti. Webb, son derece uzaktaki süpernovaları bulmak için idealdir çünkü onların ışıkları daha uzun dalga boylarına yayılır; bu, kozmolojik kırmızıya kayma olarak bilinen bir olgudur. (Yukarıdaki resme bakın.)

Webb’in fırlatılmasından önce, kırmızıya kayma değeri 2’nin üzerinde yalnızca bir avuç süpernova bulunmuştu; bu, evrenin yalnızca 3,3 milyar yaşında olduğu zamana, yani şu anki yaşının yalnızca %25’ine karşılık geliyor. JADES örneği, evrenin yaşının 2 milyar yıldan daha küçük olduğu geçmişte, daha da ileri düzeyde patlamış birçok süpernovayı içeriyor.

Daha önce araştırmacılar NASA’nın Hubble uzay teleskobu süpernovaları evrenin “genç yetişkin” aşamasında olduğu zamandan itibaren görüntülemek için. JADES ile bilim insanları, evrenin “ergenlik döneminde” veya “ergenlik öncesi” dönemindeyken süpernovaları görüyorlar. Gelecekte evrenin “yürümeye başlayan çocuk” veya “bebek” evresine bakmayı umuyorlar.

Ekip, süpernovayı keşfetmek için bir yıla kadar arayla çekilmiş birden fazla görüntüyü karşılaştırdı ve bu görüntülerde kaybolan veya ortaya çıkan kaynakları aradı. Gözlemlenen parlaklıkları zamanla değişen bu nesnelere geçici olaylar denir ve süpernovalar da bir tür geçicidir. Toplamda, JADES Geçici Araştırma Örneği ekibi, gökyüzünün yalnızca bir kol mesafesinde tutulan bir pirinç tanesi kalınlığındaki bir bölümünde yaklaşık 80 süpernovayı ortaya çıkardı.

Bu mozaik, JADES (JWST Gelişmiş Derin Galaksi Dışı Araştırma) programından elde edilen verilerde tanımlanan yaklaşık 80 geçici olaydan üçünü veya değişen parlaklığa sahip nesneleri göstermektedir. Geçici olayların çoğu patlayan yıldızların veya süpernovaların sonucudur. Gökbilimciler, 2022 ve 2023’te alınan görüntüleri karşılaştırarak, bizim açımızdan yakın zamanda patlayan süpernovaların (ilk iki sütunda gösterilen örnekler gibi) veya zaten patlamış ve ışığı sönmekte olan süpernovaların (üçüncü sütun) yerini belirleyebildiler.
Her süpernovanın yaşı, kırmızıya kaymasından (‘z’ ile gösterilir) belirlenebilir. En uzaktaki süpernovanın kırmızıya kayması 3,8 olan ışığı, evren henüz 1,7 milyar yaşındayken ortaya çıktı. 2,845’lik kırmızıya kayma, Büyük Patlama’dan 2,3 milyar yıl sonraki bir zamana karşılık gelir. Kırmızıya kayma oranı 0,655 olan en yakın örnek, yaklaşık 6 milyar yıl önce, evrenin şu anki yaşının yarısından biraz fazla olduğu sırada galaksisini terk eden ışığı gösteriyor.
Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, Christa DeCoursey (Arizona Üniversitesi), JADES İşbirliği

Baltimore, Maryland’deki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nde (STScI) NASA Einstein Üyesi olan takım arkadaşı Justin Pierel, “Bu, yüksek kırmızıya kaymalı evrenin geçici bilim için nasıl göründüğüne dair gerçekten ilk örneğimiz” dedi. “Uzaktaki süpernovaların yakın evrende gördüklerimizden temel olarak farklı mı yoksa çok benzer mi olduğunu belirlemeye çalışıyoruz.”

Pierel ve diğer STScI araştırmacıları, hangi geçici olayların gerçekten süpernova olduğunu ve hangilerinin olmadığını belirlemek için uzman analizi sağladılar çünkü çoğu zaman çok benzer görünüyorlardı.

Ekip, spektroskopik olarak doğrulanan en uzak olanı da dahil olmak üzere, kırmızıya kayması 3,6 olan bir dizi yüksek kırmızıya kaymalı süpernova tespit etti. Ata yıldızı, evren henüz 1,8 milyar yaşındayken patladı. Bu, büyük bir yıldızın patlaması olan, çekirdeğin çökmesi süpernovası olarak adlandırılan bir olaydır.

Bu animasyon bir patlamayı gösteriyor Beyaz cüceçekirdeğinde artık nükleer yakıt yakamayan, son derece yoğun bir yıldız kalıntısı. Bu “tip Ia” süpernovada, beyaz cücenin yerçekimi, yakındaki bir yıldız arkadaşından malzeme çalıyor. Beyaz cüce, Güneş’in mevcut kütlesinin yaklaşık 1,4 katına ulaştığında artık kendi ağırlığını taşıyamaz ve patlar. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech

Uzak Tip Ia Süpernovasını Keşfetmek

Astrofizikçilerin özellikle ilgisini çeken Tip Ia süpernovalardır. (Yukarıdaki videoya bakınız.) Patlayan bu yıldızlar o kadar parlak ki, uzak kozmik mesafeleri ölçmek ve bilim adamlarının evrenin genişleme oranını hesaplamalarına yardımcı olmak için kullanılıyorlar. Ekip, kırmızıya kayma değeri 2,9 olan en az bir Tip Ia süpernova tespit etti. Bu patlamanın ışığı, 11,5 milyar yıl önce, evren henüz 2,3 milyar yaşındayken bize ulaşmaya başladı. Spektroskopik olarak doğrulanan Tip Ia süpernovaya ilişkin önceki mesafe rekoru, evrenin 3,4 milyar yaşında olduğu dönemde 1,95’lik kırmızıya kaymaydı.

Bilim adamları, mesafeden bağımsız olarak hepsinin aynı içsel parlaklığa sahip olup olmadığını görmek için Tip Ia süpernovalarını yüksek kırmızıya kaymalarda analiz etmeye isteklidir. Bu kritik derecede önemlidir, çünkü eğer parlaklıkları kırmızıya kayma ile değişiyorsa, evrenin genişleme oranını ölçmek için güvenilir belirteçler olamazlar.

Pierel, kırmızıya kayma 2.9’da bulunan bu Tip Ia süpernovayı, içsel parlaklığının beklenenden farklı olup olmadığını belirlemek için analiz etti. Bu sadece bu türden ilk nesne olmasına rağmen, sonuçlar Tip Ia parlaklığının kırmızıya kayma ile değiştiğine dair hiçbir kanıt göstermemektedir. Daha fazla veriye ihtiyaç var, ancak şimdilik evrenin genişleme hızı ve nihai kaderi hakkındaki Tip Ia süpernova temelli teoriler sağlam kalıyor. Pierel ayrıca bulgularını Amerikan Astronomi Topluluğu’nun 244. toplantısında da sundu.

Geleceğe Bakmak

Erken evren, aşırı ortamlara sahip çok farklı bir yerdi. Bilim insanları, Güneşimiz gibi yıldızlardan çok daha az ağır kimyasal element içeren yıldızlardan gelen eski süpernovaları görmeyi bekliyorlar. Bu süpernovaları yerel evrendekilerle karşılaştırmak, astrofizikçilerin bu erken zamanlarda yıldız oluşumunu ve süpernova patlama mekanizmalarını anlamalarına yardımcı olacaktır.

JADES süpernovasının spektroskopik analizini yöneten STScI Üyesi Matthew Siebert, “Aslında geçici evrene yeni bir pencere açıyoruz” dedi. “Tarihsel olarak, bunu ne zaman yapsak son derece heyecan verici şeylerle karşılaştık; beklemediğimiz şeyler.”

Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nde araştırma profesörü olan JADES ekibi üyesi Eiichi Egami, “Webb çok hassas olduğundan, işaret ettiği hemen her yerde süpernovalar ve diğer geçici olaylar buluyor” dedi. “Bu, Webb ile daha kapsamlı süpernova araştırmalarına doğru atılan ilk önemli adımdır.”

James Webb Uzay Teleskobu dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözüyor, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakıyor ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve onun içindeki yerimizi araştırıyor. Webb, NASA’nın ortakları ESA ile birlikte yürüttüğü uluslararası bir programdır (Avrupa Uzay Ajansı) ve CSA (Kanada Uzay Ajansı).