Bu çizim, Yeniden İyonlaşma Çağı’nda gazın şeffaf ve opak bir karışım olduğu Büyük Patlama’dan yalnızca birkaç yüz milyon yıl sonra 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 kapsamında 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)
Evrenin henüz birkaç yüz milyon yaşında olduğu dönemde yoğun, opak gaz içerisinde oluşan bu galaksileri yalnızca James Webb Uzay Teleskobu tespit edip inceleyebilmektedir.
Danimarka’daki bir ekip arşiv verilerini inceliyor James Webb Uzay Teleskobu yakın zamanda evren yalnızca birkaç yüz milyon yaşında iken gaz toplama sürecinde olan üç uzak gökada keşfetti. Bunların tespiti ve karakterizasyonu, kızılötesi ışık konusundaki uzmanlığı sayesinde şu anda yalnızca Webb’in başarabildiği dikkate değer başarılardır. Veriler ilk kez büyük gaz rezervlerinin bu erken gökadaları çevrelediğini gösteriyor. Bu gaz eninde sonunda galaksilere düşecek, yeni yıldız oluşumunu besleyecek ve milyonlarca yıl boyunca yıldızlarla dolu yüksek yapılı galaksilerin oluşmasına yol açacak.
İlk yıldızların ne zaman parlamaya başladığından tam olarak emin olmasak da, bunların Rekombinasyon çağından bir süre sonra, hidrojen ve helyum atomlarının oluştuğu dönemde (Büyük Patlama’dan 380.000 yıl sonra) ve bilinen en eski galaksilerden önce oluşmuş olmaları gerektiğini biliyoruz. var oldu (Büyük Patlama’dan 400 milyon yıl sonra). İlk yıldızların yaydığı ultraviyole ışık, evreni dolduran nötr hidrojen gazını hidrojen iyonlarına ve serbest elektronlara parçalayarak Yeniden İyonlaşma çağını ve evrenin Karanlık Çağlarının sonunu başlattı. Kredi bilgileri: NASA, ESA, CSA, STScI
Erken Evrende Aktif Şekilde Oluşan Galaksiler Soğuk Gazla Beslenirken Yakalandı
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’ndan elde edilen verileri analiz eden araştırmacılar, evrenin yalnızca 400 ila 600 milyon yaşında olduğu dönemde aktif olarak oluşmakta olan üç galaksinin yerini belirledi. Webb’in verileri, bu galaksilerin, araştırmacıların kozmosta var olan en eski elementler olan neredeyse tamamen hidrojen ve helyum olduğundan şüphelendikleri gazla çevrili olduğunu gösteriyor. Webb’in cihazları o kadar hassas ki, bu galaksileri çevreleyen alışılmadık miktardaki yoğun gazı tespit edebildiler. Bu gaz muhtemelen galaksilerde yeni yıldızların oluşumunu körükleyecek.
Kozmik Şafak Merkezinden Bilgiler
Danimarka’daki Kopenhag Üniversitesi Kozmik Şafak Merkezi’nde (DAWN) baş yazar ve astrofizik alanında yardımcı doçent olan Kasper Heintz, “Bu galaksiler, normalde nötr, opak bir gaz denizindeki ışıltılı adalar gibidir” diye açıkladı. “Webb olmasaydı, oluşumları hakkında bu kadar çok şey öğrenmek şöyle dursun, bu çok erken dönem galaksileri bile gözlemleyemezdik.”
“Galaksilerin izole edilmiş ekosistemler olduğu fikrinden uzaklaşıyoruz. Evrenin tarihinin bu aşamasında, galaksilerin tümü, filamentleri ve saf gaz yapılarıyla galaksiler arası ortama yakından bağlıdır,” diye ekledi DAWN’da çalışan ortak yazar ve doktora öğrencisi Simone Nielsen.
13 milyar yıldan fazla bir süre önce, Yeniden İyonlaşma Çağı’nda evren çok farklı bir yerdi. Galaksiler arasındaki gaz, enerjik ışık için büyük ölçüde opaktı, bu da genç galaksilerin gözlemlenmesini zorlaştırıyordu. Yıldızlar ve genç galaksiler oluşmaya ve gelişmeye devam ettikçe etraflarındaki gazı değiştirmeye başladılar. Yüz milyonlarca yıl boyunca gaz, nötr, opak gazdan iyonize, şeffaf gaza dönüştü. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, Joyce Kang (STScI)
Detaylı Gözlemler ve Analizler
Webb’in görüntülerinde galaksiler soluk kırmızı lekelere benziyor; bu nedenle spektrum olarak bilinen ekstra veriler, ekibin varacağı sonuçlar için kritik öneme sahipti. Bu spektrumlar, bu galaksilerden gelen ışığın büyük miktarlarda nötr hidrojen gazı tarafından emildiğini gösteriyor. DAWN’da profesör olan ortak yazar Darach Watson, “Gaz çok yaygın olmalı ve galaksinin çok büyük bir bölümünü kaplıyor olmalı” dedi. “Bu, nötr hidrojen gazının galaksilerde toplandığını gördüğümüzü gösteriyor. Bu gaz soğumaya, topaklaşmaya ve yeni yıldızlar oluşturmaya devam edecek.”
Evren, Büyük Patlama’dan birkaç yüz milyon yıl sonra, Yeniden İyonlaşma Çağı olarak bilinen dönemde çok farklı bir yerdi. (Yukarıdaki resme bakın.) Yıldızlar ve galaksiler arasındaki gaz büyük ölçüde opaktı. Evrendeki gaz ancak yaklaşık 1 milyar yıl sonra tamamen şeffaf hale geldi. Büyük patlama. Galaksilerin yıldızları etraflarındaki gazın ısınmasına ve iyonlaşmasına katkıda bulunarak gazın sonunda tamamen şeffaf hale gelmesine neden oldu.
Webb’in verilerini yıldız oluşumu modelleriyle eşleştiren araştırmacılar, bu galaksilerin esas olarak genç yıldız popülasyonlarına sahip olduğunu da buldu. Watson, “Büyük gaz rezervuarları görüyor olmamız, galaksilerin yıldızlarının çoğunu oluşturmak için henüz yeterli zamana sahip olmadıklarını da gösteriyor” diye ekledi.
Bu Sadece Başlangıç
Webb yalnızca görev hedefleri gelişimini ve piyasaya sürülmesini sağlayan şey, onları aşıyor. DAWN’da ortak yazar ve doçent olan Gabriel Brammer, “Bu uzak galaksilerin görüntülerini ve verilerini Webb’den önce elde etmek imkansızdı” dedi. “Ayrıca, verilere ilk baktığımızda ne bulacağımıza dair iyi bir fikrimiz vardı; neredeyse gözle keşifler yapıyorduk.”
Cevaplanması gereken daha birçok soru var. Gaz özellikle nerede? Ne kadarı galaksilerin merkezlerine yakın veya eteklerinde bulunuyor? Gaz bozulmamış mı yoksa zaten daha ağır elementlerle dolu mu? Önümüzde önemli araştırmalar var. Heintz, “Bir sonraki adım, galaksilerin büyük istatistiksel örneklerini oluşturmak ve bunların özelliklerinin yaygınlığını ve belirginliğini ayrıntılı olarak ölçmektir” dedi.
Bu geniş manzaraya derinlemesine bakın. James Webb Uzay Teleskobu tarafından yakın kızılötesi ışıkta çekilen birden fazla görüntüden bir araya getirilmiş olup, neredeyse aktiviteyle titreşmektedir. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin), Alyssa Pagan (STScI)
Araştırmacıların bulguları, teleskobun NIRSpec’inden (Yakın Kızılötesi Spektrograf) uzak galaksilerin spektrumlarını içeren Webb’in Kozmik Evrim Erken Yayın Bilimi (CEERS) Araştırması sayesinde mümkün oldu ve Webb’in Erken Araştırması’nın bir parçası olarak bu gibi keşifleri desteklemek için hemen yayınlandı. Bilim (ERS) programını yayınlayın.
Bu çalışma derginin 24 Mayıs 2024 sayısında yayınlanmıştır. Bilim.
Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için bkz. Webb, Evrenin En Eski Gökadalarının Doğuşunu İlk Kez Yakaladı.
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
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 liderliğindeki uluslararası bir programdır. NASA ortakları ESA ile (Avrupa Uzay Ajansı) ve CSA (Kanada Uzay Ajansı).