Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, İtalyan Ulusal Astrofizik Enstitüsü (INAF) liderliğindeki dünya çapında 34 araştırma enstitüsü ve üniversiteden oluşan uluslararası bir gökbilimci ekibi, dinamik uzay hakkında benzeri görülmemiş bilgiler elde etmek için James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) yeteneklerini kullandı. Evrenin erken dönemlerinde bir kuasar ile iki büyük uydu galaksi arasındaki etkileşimler.
JWST’nin Yakın Kızılötesi Spektrografını (NIRSpec) kullanan araştırmacılar, Evrenin yaşı bir milyardan daha küçükken PJ308-21 sisteminde bir kuasar gözlemlediler. Bulgular, genç Evrendeki galaksilerin büyümesine dair paha biçilmez bilgiler sağlayan ayrıntıları ortaya çıkardı.
Araştırmanın baş yazarı ve INAF’ta bilim insanı olan Roberto DeCarli, “Bu gözlemler NIRSpec kullanılarak yapılan ilk gözlemler arasında yer aldı ve olağanüstü veri kalitesi sağladı” dedi.
Çalışma, kuasarın ev sahibi galaksisinin yüksek metaliklik (hidrojen ve helyumdan daha ağır elementlerin bolluğu) sergilediğini, uydu galaksilerinden birinin ise yıldız oluşumunun neden olduğu fotoiyonizasyon nedeniyle düşük metaliklik sergilediğini buldu.
“Hem kuasarın merkezindeki kara deliğin hem de çevredeki galaksilerin patlayıcı bir büyüme yaşadığını bulduk. Zengin galaktik ortam bu hızlı büyümeye katkıda bulunuyor” diye ekledi DeCarli.
Bilim adamları ayrıca sistemin merkezindeki süper kütleli kara deliğin kütlesini de belirlemeyi başardılar: yaklaşık 2 milyar güneş kütlesi. Bu sonuç, hem kuasarın hem de yakındaki galaksilerin bir evrim halinde olması, kütlelerinin artması ve metal bakımından zengin olması gerçeğiyle desteklenmektedir.
Çalışmanın ikinci bölümünde, uluslararası bir gökbilimci ekibi, PJ308-21 sistemindeki yıldızlararası ortamı ve yakındaki iki uydu gökadayı incelemek için JWST’yi kullandı. Bu, erken Evrendeki gökadaların optik aralığını gözlemlemek için NIRSpec’i kullanan ilk çalışmadır.
Araştırmacılar, fotoiyonlaştırıcı alanın kaynağı ve ciddiyeti, metaliklik, toz kararması, elektron yoğunluğu ve sıcaklığı ve yıldız oluşum hızlarını içeren çalışmalar için çeşitli elementlerin uzaysal olarak genişletilmiş emisyonlarını kullandılar.
Astrofizikçi ve INAF doktora sonrası araştırmacısı Federica Loiacono, “NIRSpec sayesinde, ilk kez PJ308-21 sisteminde gaz özelliklerine ilişkin değerli teşhis verileri açısından zengin bir optik aralık üzerinde çalışabiliyoruz” dedi.
Bilim insanları, kuasarın ev sahibi galaksisinin yüksek metaliklik sergilediğini, uydu galaksilerinden birinin ise düşük metaliklik sergilediğini keşfetti. Ayrıca eşlik eden kaynaklarla ilişkili küçük yıldız ışığı emisyonlarını da tespit ettiler.
“Bu sonuçlar bize evrenin erken dönemlerindeki galaksilerin kimyasal evrimi hakkında çok değerli bilgiler sağlıyor. Ayrıca JWST’nin gücünü ve daha önce erişilemeyen uzayın sırlarını çözme yeteneğini de vurguluyorlar. Bazıları ilk kez NIRSpec tarafından entegre alan spektroskopisi modunda toplanan bu verilerin işlenmesi ve kalibrasyonu, İtalyan astrofizik topluluğu için stratejik bir avantaj haline geldi” dedi Loiacono.
Çalışma zorluydu ama sonuçta başarılı oldu. “JWST’nin yakın ve orta kızılötesi hassasiyeti sayesinde, artık kuasarın ve ona eşlik eden galaksilerin spektrumunu benzeri görülmemiş bir hassasiyetle incelemek mümkün. Bu çalışmanın sonuçları JWST’nin astrofizik araştırmalar üzerindeki etkisini doğrulamaktadır. Galaksilerin oluşumu ve evrimi hakkındaki bilgimizi daha da derinleştirecek gelecekteki gözlemleri sabırsızlıkla bekliyoruz” diye bitirdi DeCarli.