Araştırmacılar galaksiyi genç evrenin kalbini incelemek için ‘kozmik teleskop’ olarak kullanıyor

Güçlü bir teleskop ve doğadan biraz yardımla birleştirilmiş benzersiz yeni bir araç, araştırmacılara genç evrenin kalbindeki galaktik fidanlıklara bakma yeteneği verdi.

Yaklaşık 13,8 milyar yıl önceki büyük patlamadan sonra, erken evren, Sönümlü Lyman-α sistemleri veya DLA’lar olarak bilinen muazzam nötr dağınık gaz bulutlarıyla doluydu. Bu DLA’lar, yıldızların ve galaksilerin oluşumunu beslemek için içindeki gazlar yavaş yavaş yoğunlaştığından, galaktik fidanlık görevi gördü. Bugün hala gözlemlenebilirler, ancak bu kolay değil.

North Carolina State Üniversitesi’nde fizik yardımcı doçenti Rongmon Bordoloi, “DLA’lar, galaksilerin evrende nasıl oluştuğunu anlamanın anahtarıdır, ancak bulutlar çok dağınık olduğundan ve kendileri herhangi bir ışık yaymadıklarından, genellikle gözlemlenmeleri zordur” diyor. ve araştırmanın ilgili yazarı.

Şu anda, astrofizikçiler, DLA bulutlarını tespit etmek için “arka ışık” olarak, ışık yayan süper kütleli kara delikler olan kuasarları kullanıyor. Ve bu yöntem, araştırmacıların DLA konumlarını tam olarak belirlemesine izin verirken, kuasarlardan gelen ışık, yalnızca büyük bir bulutun içinden geçen küçük şişler gibi davranarak toplam boyutlarını ve kütlelerini ölçme çabalarını engeller.

Ancak Hawaii, Kamuela’daki WM Keck Gözlemevi’nde baş bilim adamı olan Bordoloi ve John O’Meara, etrafında oluşan iki DLA’yı ve içindeki ev sahibi gökadaları gözlemlemek için kütleçekimsel olarak merceklenmiş bir gökada ve integral alan spektroskopisi kullanarak sorunu çözmenin bir yolunu buldular. 11 milyar yıl önce, büyük patlamadan kısa bir süre sonra.

Bordoloi, “Yerçekimi mercekli gökadalar, gerilmiş ve parlak görünen gökadaları ifade eder” diyor. “Bunun nedeni, galaksinin önünde, bize doğru hareket ederken ondan gelen ışığı büken kütleçekimsel olarak büyük bir yapının olmasıdır. Böylece, nesnenin genişletilmiş bir versiyonuna bakıyoruz – bu, büyütmeyi artıran kozmik bir teleskop kullanmak gibi. ve bize daha iyi görselleştirme sağlar.

“Bunun iki yönlü avantajı var: Birincisi, arka plan nesnesi gökyüzü boyunca uzanıyor ve parlak, bu nedenle nesnenin farklı bölümlerinde spektrum okumaları yapmak kolay. İkincisi, mercekleme nesneyi genişlettiği için çok küçük ölçekleri inceleyebilirsiniz. Örneğin, nesne bir ışık yılı genişliğindeyse, küçük parçaları çok yüksek doğrulukla inceleyebiliriz.”

Spektrum okumaları, astrofizikçilerin, dağınık gaz halindeki DLA’lar ve içlerindeki potansiyel gökadalar gibi çıplak gözle görülemeyen derin uzaydaki öğeleri “görmelerine” olanak tanır. Normalde, okumaları toplamak uzun ve özenli bir süreçtir. Ancak ekip, Keck Cosmic Web Imager ile integral alan spektroskopisi yaparak bu sorunu çözdü.

İntegral alan spektroskopisi, araştırmacıların gökyüzünün hedeflediği kısmındaki her bir pikselde bir spektrum elde etmelerini sağlayarak, gökyüzündeki genişletilmiş bir nesnenin spektroskopisini çok verimli hale getirdi. Bu yenilik, uzayan ve parlaklaşan kütleçekimsel mercekli gökada ile birleştiğinde, ekibin gökyüzündeki dağınık DLA gazını yüksek doğrulukta haritalandırmasına olanak sağladı. Bu yöntemle araştırmacılar, yalnızca iki DLA’nın boyutunu değil, aynı zamanda her ikisinin de ev sahibi gökadaları içerdiğini belirleyebildiler.

O’Meara, “Kariyerimin çoğunu bu kombinasyon için bekledim: yeterince güçlü bir teleskop ve enstrüman ve doğa bize bir değil iki DLA’yı zengin ve yeni bir şekilde incelemek için biraz şanslı hizalama sağlıyor” diyor. “Bilimin meyve verdiğini görmek harika.”

Bu arada, DLA’lar çok büyük. 17,4 kiloparsekten daha büyük çapları ile bugünkü Samanyolu galaksisinin üçte ikisinden daha büyükler. Karşılaştırma için, 13 milyar yıl önce, tipik bir galaksinin çapı 5 kiloparsekten daha az olurdu. Bir parsek 3.26 ışık yılıdır ve bir kiloparsek 1.000 parsektir, bu nedenle her bir DLA’da seyahat etmek yaklaşık 56.723 yıl sürecektir.

“Ama bana göre, gözlemlediğimiz DLA’larla ilgili en şaşırtıcı şey, benzersiz değiller – yapı olarak benzerlikleri var gibi görünüyor, her ikisinde de ev sahibi galaksiler tespit edildi ve kütleleri, gelecek nesil için yeterli yakıt içerdiklerini gösteriyor. yıldız oluşumu,” diyor Bordoloi. Elimizdeki bu yeni teknolojiyle, erken evrende yıldızların nasıl oluştuğunu daha derine inebileceğiz” dedi.

Çalışma dergide görünüyor Doğa.