Gökbilimciler James Webb Uzay Teleskobu ile yeni doğmuş galaksileri keşfettiler

James Webb Uzay Teleskobu’nun fırlatılmasıyla birlikte gökbilimciler artık zamanda o kadar geriye bakabiliyorlar ki, ilk galaksilerin yaratıldığını düşündüğümüz döneme yaklaşıyoruz. Evrenin tarihinin çoğu boyunca galaksiler, kaç tane yıldız oluşturdukları ile kaç tane ağır element oluşturdukları arasında sıkı bir ilişki izliyor gibi görünüyor.

Ancak yıldızların ve elementlerin miktarı arasındaki bu ilişkinin ilk galaksiler için geçerli olmadığına dair işaretleri şimdi ilk kez görüyoruz. Bunun nedeni muhtemelen bu galaksilerin basitçe yaratılma sürecinde olmaları ve henüz ağır elementleri yaratacak zamanları olmamasıdır.

Evren, muazzam yıldız ve gaz koleksiyonları olan galaksilerle doludur ve evrenin derinliklerine baktığımızda onları yakın ve uzakta görürüz. Işık bize ulaşmak için daha fazla zaman harcadığı için, bir galaksi ne kadar uzaktaysa, aslında zamanda geriye bakıyoruz, bu da onların evrenin tarihi boyunca evriminin görsel bir anlatımını oluşturmamıza olanak sağlıyor.

Gözlemler bize, galaksilerin son 12 milyar yıldır, yani evrenin 5/6’sı yaşında, bir denge halinde yaşamlarını sürdürdüklerini göstermiştir: bir yandan ne kadar yıldız oluşturdukları, bir yandan da ne kadar ağır element oluşturdukları. Bu bağlamda “ağır elementler”, hidrojen ve helyumdan daha ağır olan her şey anlamına gelir.

Bu ilişki mantıklıdır, çünkü evren başlangıçta yalnızca bu iki hafif elementten oluşuyordu. Karbon, oksijen ve demir gibi tüm ağır elementler daha sonra yıldızlar tarafından yaratıldı.

James Webb daha derine bakıyor

Bu nedenle ilk galaksilerin ağır elementler tarafından “kirlenmemiş” olması gerekir. Ancak yakın zamana kadar zamanda bu kadar geriye bakamadık. Bunun nedeni, uzak olmasının yanı sıra ışığın uzayda ne kadar uzun yol kat ederse o kadar kırmızı hale gelmesidir. En uzak galaksiler için spektrumun kızılötesi kısmına kadar bakmanız gerekir ve ancak James Webb’in fırlatılmasıyla bu kadar uzağı görebilecek kadar büyük ve hassas bir teleskopa sahip olduk.

Ve uzay teleskopu da hayal kırıklığına uğratmadı: Pek çok kişi James Webb’in en uzak galaksi rekorunu kırdı ve artık öyle görünüyor ki, ilk galaksilerden bazılarının yaratıldığı döneme nihayet ulaşıyoruz.

21 Eylül’de dergide yayınlanan yeni bir çalışmada Doğa AstronomiNiels Bohr Enstitüsü’ndeki Danimarka araştırma merkezi Kozmik Şafak Merkezi’nden ve Kopenhag’daki DTU Uzay’dan gökbilimcilerden oluşan bir ekip, hala oluşma sürecinde olan ilk gökadalardan bazılarının gerçekte ne olduğunu keşfetti.

Kasper Elm Heintz, “Yakın zamana kadar, yeterli enstrümantasyona sahip olmadığımız için erken evrende ilk galaksilerin nasıl oluştuğunu incelemek neredeyse imkansızdı. Bu durum artık James Webb’in fırlatılmasıyla tamamen değişti” diyor. Araştırmanın lideri ve Kozmik Şafak Merkezi’nde yardımcı doçent.

Temel ilişki bozuluyor

Galaksinin toplam yıldız kütlesi ile ağır elementlerin miktarı arasındaki ilişki bundan biraz daha karmaşıktır. Galaksinin yeni yıldızları ne kadar hızlı ürettiğinin de söyleyecek bir şeyi var. Ancak bunu düzeltirseniz güzel, doğrusal bir ilişki elde edersiniz: Galaksi ne kadar büyük olursa, ağır elementler de o kadar fazla olur.

Ancak bu ilişki artık son gözlemlerle sorgulanıyor.

Kasper Elm Heintz, “Bu ilk gökadalardan 16’sından gelen ışığı analiz ettiğimizde, yıldız kütlelerinden bekleyeceğiniz değerlere ve ürettikleri yeni yıldızların miktarına kıyasla önemli ölçüde daha az ağır elementlere sahip olduklarını gördük” diyor.

Aslına bakılırsa galaksilerin, sonraki evrendekinden ortalama dört kat daha az miktarda ağır elemente sahip olduğu ortaya çıktı. Bu sonuçlar, galaksilerin evrenin tarihinin çoğu boyunca bir denge biçiminde evrimleştiği mevcut modelle tam bir tezat oluşturuyor.

Teoriler tarafından tahmin edildi

Sonuç yine de tamamen şaşırtıcı değil. Ayrıntılı bilgisayar programlarına dayanan teorik galaksi oluşumu modelleri benzer bir şeyi öngörüyor. Ama artık şunu gördük.

Makalede yazarların önerdiği açıklama, basitçe galaksilerin yaratılma sürecine tanık olduğumuzdur. Yerçekimi, yıldızları oluşturmaya başlayan ilk gaz yığınlarını topladı.

Eğer galaksiler hayatlarını rahatsız edilmeden sürdürürlerse, yıldızlar onları hızla ağır elementlerle zenginleştirecektir. Ancak o dönemde galaksilerin arasında, yıldızların yetişemeyeceği kadar hızlı bir şekilde galaksilere doğru akan büyük miktarlarda taze, kirlenmemiş gaz vardı.

“Sonuç bize, galaksiler arasındaki gazla düşündüğümüzden daha yakından bağlantılı görünen galaksi oluşumunun en erken aşamalarına dair ilk bilgileri veriyor.

“Bu, James Webb’in bu konuyla ilgili ilk gözlemlerinden biri, dolayısıyla şu anda yürütülen daha büyük, daha kapsamlı gözlemlerin bize neler anlatabileceğini görmek için hâlâ bekliyoruz.

Kasper Elm Heintz, “Hiç şüphe yok ki, Büyük Patlama’dan sonraki ilk milyar yıl içinde galaksilerin ve ilk yapıların oluşmaya nasıl başladığına dair çok daha net bir anlayışa kısa süre içinde çok daha net bir şekilde ulaşacağız.” diye bitiriyor.