Pensilvanya Üniversitesi’nden araştırmacıların liderliğindeki uluslararası bir ekip tarafından yürütülen yeni bir çalışma, erken Evren’de tespit edilen parlak nesnelerin galaksilerin kökeni ve evrimi hakkındaki geleneksel fikirlere uymadığını doğruladı.
Bilim insanları, James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) NIRSpec cihazını kullanarak, Büyük Patlama’dan yaklaşık 600-800 milyon yıl sonra var olan üç gizemli nesneyi tespit etti. Spektral ölçümlerin analizi, yüz milyonlarca yıllık “eski” yıldızların varlığını gösterdi; bu, böylesine genç bir Evren için beklenenden çok daha yaşlı.
Araştırmacılar daha da büyük bir sürprizle aynı bölgelerde devasa süper kütleli kara deliklerin kanıtlarını buldular. Bu kara deliklerin Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara delikten 100 ila 1000 kat daha büyük olduğu tahmin ediliyor. Bu kadar büyük kara deliklerin ve eski yıldızların varlığı, genel olarak kabul edilen galaksi büyümesi ve süper kütleli kara deliklerin oluşumu modelleriyle çelişiyor.
“Evren var olduklarında yalnızca 600 ila 800 milyon yaşında olmasına rağmen, bu bölgelerin yüz milyonlarca yıllık eski yıldızlarla dolu gibi göründüğünü bulduk. Bu, eski yıldızların varlığına dair en eski kanıtların keşfedilmesine ilişkin bir kayıttır. O zamanlar çok genç olan bir Evrende yaşlı yıldızların varlığı bir sürprizdi. Pennsylvania Üniversitesi’nden çalışmanın baş yazarı Bingjie Wang, kozmoloji ve galaksi oluşumu modelleri bu nesnelerin varlığını tam olarak açıklayamıyor” dedi.
Bu devasa nesneler ilk olarak JWST’den gelen ilk verilerin yayınlandığı Temmuz 2022’de keşfedilmişti. Nature dergisinde yayınlanan daha sonraki bir çalışma bunların varlığını doğruladı. JWST tarafından elde edilen spektrumların daha ileri analizi, bilim adamlarının nesnelere olan mesafeleri daha iyi belirlemesine olanak sağladı. Bu, nesnelerin Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra var olan galaksiler olduğunu ve hem eski yıldız popülasyonlarını hem de inanılmaz derecede büyük süper kütleli kara delikleri içerdiklerini ortaya çıkarmaya yardımcı oldu.
“Bu keşif şaşırtıcı. Bu ya mevcut Evren modellerimizin revizyonunu gerektirir ya da varoluşunun ilk aşamalarında egzotik ve yıldırım hızında bir oluşum mekanizmasına işaret eder. Bu, tüm kariyerim boyunca karşılaştığım en sıradışı ve ilgi çekici nesneler dizisidir” dedi Pennsylvania Üniversitesi’nden araştırmanın ortak yazarı Joel Lecha.
JWST’nin kızılötesi cihazları, bilim adamlarının yaklaşık 13,5 milyar yıl geriye, bilinen evrenin başlangıcına bakmalarına olanak tanıyor. Bu nesneler hem süper kütleli kara deliklerin hem de eski yıldızların özelliklerini sergiliyor. Ancak araştırmacılar, gözlemlenen ışığın ne kadarının her birinden geldiğinden henüz emin değiller. Bunların, modellerin öngördüğünden çok daha önce oluşmuş, olağandışı derecede yaşlı ve büyük kütleli erken gökadalar olması mümkündür. Veya bunlar, günümüzdeki galaksilerden yaklaşık 100 ila 1000 kat daha büyük, süper kütleli kara deliklere sahip galaksilerdir.
“Kara deliğe düşen malzemeden gelen ışık ile bu uzak nesnelerdeki yıldızların yaydığı ışık arasında ayrım yapmak zorlayıcıdır. Mevcut veri seti, bu kaynaklar arasında ayrım yapmamıza izin vermiyor ve bu ilgi çekici nesnelerin farklı yorumlarına yer bırakıyor. Dürüst olmak gerekirse hala çözülmesi gereken bu kadar çok gizemin olması çok heyecan verici” diye açıkladı Wang.
Dahası, eğer ışığın bir kısmı gerçekten süper kütleli kara deliklerden geliyorsa, o zaman bu tür nesneler hakkındaki tipik fikirlere karşılık gelmiyorlar. Beklenenden çok daha fazla radyasyon üretiyorlar ve sıcak toz ve parlak X-ışınları gibi süper kütleli kara deliklerin özelliklerine sahip değiller. Ancak araştırmacıların vurguladığı gibi belki de en şaşırtıcı şey devasa olmalarıdır.
“Genellikle süper kütleli kara delikler ve galaksiler birlikte gelişir ve varoluşlarının tüm ana aşamalarından neredeyse aynı anda geçerler. Ancak burada genç bir galaksi olması gereken bir galaksinin içinde yaşayan, tamamen oluşmuş, yetişkin bir kara deliği görüyoruz. Bu mantıksız çünkü bu nesnelerin birlikte büyümesi gerekiyor ya da en azından biz öyle düşündük” dedi Leha.
Araştırmacılar ayrıca bu sistemlerin sadece birkaç yüz ışıkyılı genişliğinde ve Samanyolu’ndan yaklaşık 1000 kat daha küçük olan son derece kompakt boyutu karşısında da şaşkına dönüyorlar. İçlerindeki yıldız sayısı yaklaşık olarak galaksimizdekiyle aynıdır (10 milyardan 1 trilyona kadar), ancak Samanyolu’ndan 1000 kat daha küçük bir hacim kaplarlar.
Samanyolu keşfedilen galaksilerin boyutuna sıkıştırılsaydı, en yakın yıldız neredeyse güneş sistemimizde olurdu. Samanyolu’nun merkezinde, Dünya’dan yaklaşık 26.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan süper kütleli kara delik, Dünya’dan yalnızca 26 ışıkyılı uzaklıkta olacak ve gökyüzünde devasa bir ışık sütunu olarak görülebilecek.
Araştırmacılar bu nesnelerin gizemlerini açıklığa kavuşturmak için gözlemlere devam etmeyi planlıyor. Bu nesneleri daha uzun süre gözlemleyerek daha derin spektrumlar elde etmeyi planlıyorlar. Bu, radyasyonun yıldızlardan ve süper kütleli kara delikten ayrılmasına yardımcı olacaktır.