Fizikçiler Webb teleskopunun bulduğu antik galaksiyle ilgili bilmeceyi çözdü

Geçtiğimiz Eylül ayında James Webb Uzay Teleskobu veya JWST keşfedildi JWST-ER1gEvren şu anki yaşının sadece dörtte biri iken oluşan devasa antik bir galaksi. Şaşırtıcı bir şekilde bu galaksiyle bir Einstein halkası ilişkilendiriliyor. Bunun nedeni, JWST-ER1g’nin bir mercek gibi davranması ve uzak bir kaynaktan gelen ışığı bükerek daha sonra bir halka gibi görünmesidir; bu, Einstein’ın genel görelilik teorisinde tahmin edilen, güçlü yerçekimsel merceklenme olarak adlandırılan bir olgudur.

Halkanın içindeki toplam kütlenin iki bileşeni vardır: yıldız ve karanlık madde bileşenleri.

Ekibinin yayınladığı Riverside Üniversitesi’nden fizik ve astronomi profesörü Hai-Bo Yu, “Yıldız kütlesini toplam kütleden çıkarırsak, halkanın içindeki karanlık madde kütlesini elde ederiz” dedi. JWST-ER1g hakkında yeni çalışma dergide Astrofizik Günlük Mektupları. “Fakat karanlık madde kütlesinin değeri beklenenden daha yüksek görünüyor. Bu kafa karıştırıcı. Makalemizde bir açıklama sunuyoruz.”

Karanlık madde halesi, JWST-ER1g gibi bir galaksiye nüfuz eden ve onu çevreleyen görünmez maddenin halesidir. Laboratuvarlarda karanlık madde hiçbir zaman tespit edilmemiş olsa da fizikçiler, evrendeki maddenin %85’ini oluşturan karanlık maddenin var olduğundan eminler.

UCR’de ikinci sınıf yüksek lisans öğrencisi Demao Kong, “Sıradan madde (bozulmamış gaz ve yıldızlar) JWST-ER1g’nin karanlık madde halesine çöküp yoğunlaştığında, haleyi sıkıştırıyor ve yüksek bir yoğunluğa yol açıyor olabilir” dedi. Analizi kim yönetti? “Sayısal çalışmalarımız, bu mekanizmanın JWST-ER1g’nin yüksek karanlık madde yoğunluğunu açıklayabildiğini gösteriyor; yani aynı hacimde daha fazla karanlık madde kütlesi, daha yüksek yoğunlukla sonuçlanır.”

UCR’de doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ortak yazarı Daneng Yang’a göre, Büyük Patlama’dan 3,4 milyar yıl sonra oluşan JWST-ER1g, “karanlık madde hakkında bilgi edinmek için büyük bir şans” sağlıyor.

“Bu güçlü mercekleme nesnesi benzersizdir çünkü mükemmel bir Einstein halkasına sahiptir ve bundan halka içindeki toplam kütle hakkında değerli bilgiler elde edebiliriz; bu, karanlık maddenin özelliklerini test etmek için kritik bir adımdır” dedi.

2021’in Noel Günü’nde fırlatılan NASA’nın JWST’si, yörüngede dönen bir kızılötesi gözlemevidir. Webb olarak da adlandırılan bu araç, evrenle ilgili soruları yanıtlamak için tasarlandı. Şimdiye kadar yapılmış en büyük, en karmaşık ve en güçlü uzay teleskopudur.

Yu, “JWST, evrenin genç olduğu dönemde oluşan antik galaksileri gözlemlememiz için eşi benzeri görülmemiş bir fırsat sunuyor” dedi. “JWST’den daha fazla sürpriz görmeyi ve yakında karanlık madde hakkında daha fazla şey öğrenmeyi bekliyoruz.”

Çalışma John Templeton Vakfı ve ABD Enerji Bakanlığı tarafından desteklendi.

Başlığı açık erişim araştırma makalesi “Güçlü Yerçekimi Mercekleme Nesnesi JWST-ER1’in Soğuk Karanlık Madde ve Kendiliğinden Etkileşen Karanlık Madde Yorumları.”