Webb Telescope, erken evren yıldız oluşum patlamalarıyla çatladı

Astronominin en temel sorularından biri şudur: İlk yıldızlar ve galaksiler nasıl oluştu? NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, şimdiden bu soruya yeni bilgiler sağlıyor. Webb’in bilim alanındaki ilk yılındaki en büyük programlardan biri, soluk, uzak gökadaları ortaya çıkarmak ve karakterize etmek için yaklaşık 32 günlük teleskop süresi ayıracak olan JWST Gelişmiş Derin Ekstragalaktik Araştırma veya JADES’tir. Veriler gelmeye devam ederken, JADES, evren 600 milyon yaşından küçükken var olan yüzlerce galaksiyi çoktan keşfetti. Ekip ayrıca çok sayıda genç, sıcak yıldızla parıldayan gökadaları da belirledi.

Bu sonuçlar şuralarda rapor ediliyor: Amerikan Astronomi Derneği’nin 242. toplantısı Albuquerque, New Mexico’da.

“JADES ile, şu gibi pek çok soruyu yanıtlamak istiyoruz: İlk galaksiler kendilerini nasıl bir araya getirdiler? Ne kadar hızlı yıldız oluşturdular? Neden bazı galaksiler yıldız oluşturmayı bıraktı?” Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nden Marcia Rieke, JADES programının eş lideri dedi.

yıldız fabrikaları

Austin’deki Texas Üniversitesi’nden Ryan Endsley, Big Bang’den 500 ila 850 milyon yıl sonra var olan galaksiler hakkında bir araştırma yürüttü. Bu, Yeniden İyonlaşma Çağı olarak bilinen çok önemli bir zamandı. Büyük Patlama’dan yüz milyonlarca yıl sonra evren, onu enerjik ışığa karşı opak hale getiren gazlı bir sisle doluydu. Büyük Patlama’dan bir milyar yıl sonra, sis dağıldı ve yeniden iyonlaşma olarak bilinen bir süreçle evren şeffaf hale geldi. Bilim adamları, aktif, süper kütleli kara deliklerin mi yoksa sıcak, genç yıldızlarla dolu galaksilerin mi yeniden iyonlaşmanın birincil nedeni olduğunu tartıştılar.

JADES programının bir parçası olarak Endsley ve meslektaşları, yıldız oluşumunun izlerini aramak için bu galaksileri Webb’in NIRSpec (Yakın Kızılötesi Spektrograf) cihazıyla incelediler ve bol miktarda buldular. Endsley, “Bulduğumuz hemen hemen her galaksi, son zamanlarda yoğun yıldız oluşumunu gösteren bu alışılmadık derecede güçlü emisyon çizgisi imzalarını gösteriyor. Bu erken galaksiler, sıcak, büyük kütleli yıldızlar yaratmada çok iyiydi” dedi.

Bu parlak, büyük kütleli yıldızlar, atomları iyonlaştırarak ve çekirdeklerinden elektronları çıkararak çevreleyen gazı opaktan şeffafa dönüştüren ultraviyole ışık sağanaklarını pompaladı. Bu erken galaksiler çok büyük bir sıcak, büyük kütleli yıldız popülasyonuna sahip olduklarından, yeniden iyonlaşma sürecinin ana itici gücü olmuş olabilirler. Elektronların ve çekirdeklerin daha sonra yeniden birleşmesi, belirgin şekilde güçlü emisyon çizgilerini üretir.

Endsley ve meslektaşları ayrıca, bu genç galaksilerin, daha az yıldızın oluştuğu sessiz dönemlerle serpiştirilmiş hızlı yıldız oluşum dönemleri geçirdiğine dair kanıtlar buldular. Bu uyumlar ve başlangıçlar, galaksiler yıldızları oluşturmak için gereken gaz halindeki ham madde yığınlarını yakaladığında gerçekleşmiş olabilir. Alternatif olarak, büyük kütleli yıldızlar hızla patladıkları için, çevredeki ortama periyodik olarak enerji enjekte etmiş ve gazın yeni yıldızlar oluşturmak üzere yoğunlaşmasını engellemiş olabilirler.

Erken evren ortaya çıktı

JADES programının bir başka unsuru, evren 400 milyon yaşından küçükken var olan en eski galaksilerin araştırılmasını içeriyor. Gökbilimciler, bu galaksileri inceleyerek, Büyük Patlama’dan sonraki ilk yıllarda yıldız oluşumunun günümüzde görülenden nasıl farklı olduğunu keşfedebilirler. Uzak galaksilerden gelen ışık, evrenin genişlemesiyle daha uzun dalga boylarına ve daha kırmızı renklere doğru gerilir – kırmızıya kayma adı verilen bir olgu. Gökbilimciler bir galaksinin kırmızıya kaymasını ölçerek ne kadar uzakta olduğunu ve dolayısıyla erken evrende ne zaman var olduğunu öğrenebilirler. Webb’den önce, evren 650 milyon yaşından daha gençken, 8’lik bir kırmızıya kaymanın üzerinde gözlemlenen yalnızca birkaç düzine gökada vardı, ancak JADES şimdi bu son derece uzak gökadalardan yaklaşık bin tanesini ortaya çıkardı.

Kırmızıya kaymayı belirlemek için altın standart, bir galaksinin parlaklığını yakın aralıklı sayısız dalga boyunda ölçen spektrumuna bakmayı içerir. Ancak, bir avuç parlaklık ölçümü elde etmek için her biri dar bir renk bandını kapsayan filtreler kullanılarak bir galaksinin fotoğrafları çekilerek iyi bir yaklaşım belirlenebilir. Bu şekilde, araştırmacılar aynı anda binlerce galaksinin mesafeleri için tahminler belirleyebilirler.

Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nden Kevin Hainline ve meslektaşları, fotometrik kırmızıya kayma adı verilen bu ölçümleri elde etmek için Webb’in NIRCam (Yakın Kızılötesi Kamera) cihazını kullandılar ve evren 370 milyon ile 650 milyon arasındayken var olan 700’den fazla aday gökada belirlediler. yaşında. Bu galaksilerin sayısı, Webb’in fırlatılmasından önce yapılan gözlemlerden elde edilen tahminlerin çok ötesindeydi. Gözlemevinin mükemmel çözünürlüğü ve hassasiyeti, astronomların bu uzak galaksileri her zamankinden daha iyi bir şekilde görmelerini sağlıyor.

Hainline, “Önceden, görebildiğimiz en eski galaksiler küçük lekeler gibi görünüyordu. Yine de bu lekeler, evrenin başlangıcındaki milyonlarca hatta milyarlarca yıldızı temsil ediyor” dedi. “Artık, bazılarının aslında görünür yapıya sahip uzamış nesneler olduğunu görebiliyoruz. Zamanın başlangıcından sadece birkaç yüz milyon yıl sonra doğan yıldız gruplarını görebiliyoruz.”

Rieke, “Erken evrende yıldız oluşumunun düşündüğümüzden çok daha karmaşık olduğunu buluyoruz” diye ekledi.