Webb ilkel galaksinin sırlarını açığa çıkarıyor

NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanan iki ekip, uzay ve zamanın derinliklerine bakarak, 13,8 milyar yıllık evrenimizin yalnızca 430 milyon yaşında olduğu dönemde var olan olağanüstü parlak galaksi GN-z11’i inceledi.

James Webb Uzay Teleskobu, evrenin erken dönemlerine dair anlayışımızı dönüştürme vaadini yerine getirerek, zamanın başlangıcına yakın galaksileri araştırıyor. Bunlardan biri, evrenin şu anki yaşının çok küçük bir kısmı olduğu dönemde var olan olağanüstü derecede parlak galaksi GN-z11’dir. İlk olarak NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu ile tespit edilen bu gökada, şimdiye kadar gözlemlenen en genç ve en uzak gökadalardan biridir ve aynı zamanda en esrarengiz gökadalardan biridir. Neden bu kadar parlak? Webb cevabı bulmuş gibi görünüyor.

GN-z11’i Webb ile birlikte inceleyen bir ekip, galaksinin merkezi, hızla madde biriktiren süper kütleli bir kara deliğe ev sahipliği yaptığına dair ilk açık kanıtı buldu. Bulgular, bunun bugüne kadar tespit edilen en uzak aktif süper kütleli kara delik olduğunu gösteriyor.

Birleşik Krallık’taki Cambridge Üniversitesi’ndeki Cavendish Laboratuvarı ve Kavli Kozmoloji Enstitüsü’nden baş araştırmacı Roberto Maiolino, “Süper kütleli kara deliklerin çevresinde gaz biriktiren son derece yoğun bir gaz bulduk” dedi. “Bunlar, GN-z11’in madde yutan bir kara deliğe ev sahipliği yaptığının ilk açık işaretleriydi.”

Ekip ayrıca Webb’i kullanarak, tipik olarak biriken süper kütleli kara deliklerin yakınında gözlemlenen iyonize kimyasal elementlerin belirtilerini de buldu. Ayrıca galaksinin çok güçlü bir rüzgar yaydığını da keşfettiler. Bu tür yüksek hızlı rüzgarlar tipik olarak süper kütleli kara deliklerin kuvvetli bir şekilde birikmesiyle ilişkili süreçler tarafından yönlendirilir.

Araştırmacı Hannah Übler, “Webb’in NIRCam’i (Yakın Kızılötesi Kamera), ev sahibi galaksiyi izleyen genişletilmiş bir bileşeni ve renkleri bir kara deliği çevreleyen birikim diskinin renkleriyle tutarlı olan merkezi, kompakt bir kaynağı ortaya çıkardı” dedi. Cavendish Laboratuvarı ve Kavli Enstitüsü.

Bütün bu kanıtlar, GN-z11’in çok aktif bir madde tüketme aşamasında iki milyon güneş kütleli, süper kütleli bir kara deliğe ev sahipliği yaptığını gösteriyor, bu yüzden bu kadar parlak.

Yine Maiolino liderliğindeki ikinci bir ekip, GN-z11’i çevreleyen halede gaz halindeki bir helyum kümesini bulmak için Webb’in NIRSpec’ini (Yakın Kızılötesi Spektrograf) kullandı.

Roberto, “Helyumun ötesinde başka bir şey görmememiz, bu kümenin oldukça bozulmamış olması gerektiğini gösteriyor” dedi. “Bu, bu çağlara ait özellikle büyük gökadaların yakınındaki teori ve simülasyonlarla beklenen bir şeydi; haloda bozulmamış gaz ceplerinin hayatta kalması gerekir ve bunlar çökebilir ve Popülasyon III yıldız kümelerini oluşturabilir.”

Şimdiye kadar görülmemiş Popülasyon III yıldızlarını (neredeyse tamamen hidrojen ve helyumdan oluşan ilk nesil yıldızlar) bulmak, modern astrofiziğin en önemli hedeflerinden biridir. Bu yıldızların çok büyük, çok parlak ve çok sıcak olması bekleniyor. İmzaları iyonize helyumun varlığı ve helyumdan daha ağır kimyasal elementlerin bulunmaması olacaktır.

İlk yıldızların ve galaksilerin oluşumu kozmik tarihte temel bir değişime işaret ediyor; bu süreçte evren karanlık ve nispeten basit bir durumdan bugün gördüğümüz oldukça yapılandırılmış ve karmaşık çevreye doğru evrildi.

Gelecekteki Webb gözlemlerinde Roberto, Hannah ve ekibi GN-z11’i daha derinlemesine keşfedecek ve onun halesinde oluşabilen Popülasyon III yıldızlarının durumunu güçlendirmeyi umuyorlar.

araştırma GN-z11’in halesindeki bozulmamış gaz kümesinin incelenmesi, yayınlanmak üzere kabul edildi Astronomi ve Astrofizik ve şu anda şu adreste mevcuttur: arXiv ön baskı sunucusu. GN-z11’in kara deliğine ilişkin çalışmanın sonuçları dergide yayınlandı Doğa 17 Ocak 2024’te.