NASA’nın Webb’i erken evrenin zenginliklerini ortaya çıkarmak için

On yıllardır teleskoplar, büyük patlamadan 400 milyon yıl sonra oluşan galaksilerden ışığı yakalamamıza yardımcı oldu – evrenin 13,8 milyar yıllık tarihi bağlamında inanılmaz derecede erken. Ancak, Reiyonizasyon Çağı olarak bilinen bir dönemin başlangıcında, evrenin yarı saydam olduğu daha eski zamanlarda, buna benzer galaksiler nelerdi? NASA’nın bir sonraki amiral gemisi gözlemevi olan James Webb Uzay Teleskobu, yalnızca büyük patlamadan sonraki ilk birkaç yüz milyon yıl kadar erken bir tarihte var olan galaksilerden görüntüler yakalayarak değil, aynı zamanda bize Spektrum olarak bilinen ayrıntılı veriler. Webb’in gözlemleriyle, araştırmacılar bize ilk kez erken evrendeki bireysel galaksilerin yapısı ve bileşimi hakkında bilgi verebilecekler.

Austin’deki Texas Üniversitesi’nde doçent olan Steven L. Finkelstein tarafından ortaklaşa yürütülen Yeni Nesil Derin Galaksi Dışı Keşif Kamuoyu (NGDEEP) Araştırması, Hubble Ultra Derin Alanı’nı oluşturan aynı iki bölgeyi hedef alacaktır. Hubble’ın derin pozlamalar alarak 11 günden fazla zaman geçirdiği Fornax takımyıldızı. Hubble Uzay Teleskobu, gözlemlerini üretmek için, birincil ve paralel alan olarak bilinen, birbirinden biraz uzakta olan iki aletle aynı anda gökyüzünün yakın bölgelerini hedef aldı. Finkelstein, “Webb ile aynı avantaja sahibiz” dedi. “Aynı anda iki bilim aleti kullanıyoruz ve sürekli gözlem yapacaklar.” Webb’in Yakın Kızılötesi Görüntüleyicisini ve Yarıksız Spektrografını (NIRISS) birincil Hubble Ultra Derin Alanına ve Webb’in Yakın Kızılötesi Kamerasını (NIRCam) paralel alana yönlendirerek teleskop zamanlarının “parası” için iki kat daha fazla patlama elde edecekler.

NIRCam ile görüntüleme için 125 saatten fazla gözlem yapacaklar. Her geçen dakika, evrenin daha derinlerinden daha fazla bilgi edinecekler. Ne arıyorlar? Oluşan en eski galaksilerden bazıları. Finkelstein, “Hubble’dan, büyük patlamadan 400 milyon yıl sonra bir zamanda galaksilerin yer aldığına dair gerçekten iyi göstergelere sahibiz,” dedi. “Hubble ile gördüklerimiz oldukça büyük ve çok parlak. Bulunmayı bekleyen daha küçük, daha sönük galaksiler olması çok muhtemel.”

Bu program, Hubble’ın bugüne kadar benzer araştırmalar için harcadığı zamanın yaklaşık üçte birini kullanacak. Neden? Niye? Bunun nedeni kısmen Webb’in cihazlarının kızılötesi ışığı yakalamak için tasarlanmış olmasıdır. Işık uzayda bize doğru yol alırken, evrenin genişlemesi nedeniyle daha uzun, daha kırmızı dalga boylarına uzar. Ulusal Bilim Vakfı’nın NOIRLab’ının (Ulusal Optik-Kızılötesi Astronomi Araştırma Laboratuvarı) bir parçası olan Gemini Gözlemevi’nin önerisi ve yöneticisi Jennifer Lotz, “Webb tüm sınırları zorlamamıza yardımcı olacak” dedi. “Ve tüm araştırmacılara fayda sağlamak için verileri hemen yayınlayacağız.”

Bu araştırmacılar ayrıca, özellikle Webb’in NIRISS cihazının sunduğu tayflarla, özellikle henüz tam olarak incelenmemiş daha küçük ve daha sönük gökadalardaki her gökadadaki metal içeriğini belirlemeye odaklanacaklar. Austin’deki Texas Üniversitesi’nde yardımcı doçent ve teklifin ortak araştırmacısı Danielle Berg, “Kozmik zaman boyunca evrimi izlememizin temel yollarından biri, bir galaksideki metallerin miktarıdır” dedi. Evren başladığında sadece hidrojen ve helyum vardı. Ardışık yıldız nesilleri tarafından yeni elementler oluştu. Araştırmacılar, her bir galaksinin içeriğini kataloglayarak, çeşitli unsurların ne zaman var olduğunu tam olarak belirleyebilecek ve galaksilerin erken evrende nasıl evrimleştiğini yansıtan modelleri güncelleyebilecekler.

Yeni Katmanları Geri Soyulması

Wisconsin-Madison Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan Michael Maseda tarafından yönetilen başka bir program, Webb’in Yakın Kızılötesi Spektrografı (NIRSpec) içindeki mikro deklanşör dizisini kullanarak birincil Hubble Ultra Derin Alanı inceleyecek. Bu cihaz, araştırmacıların hangi minyatür kepenkleri açtığına bağlı olarak belirli nesneler için spektrumları döndürür. Maseda, “Bu galaksiler, bugüne kadar hakkında çok az bilgiye sahip olduğumuz evren tarihindeki ilk milyar yıl boyunca var oldular” dedi. “Webb, bize onları ayrıntılı olarak anlama şansı verecek ilk büyük örneği sağlayacak.”

Bu gökadaların var olduğunu, bu ekibin uluslararası bir araştırma ekibiyle birlikte yer tabanlı Çok Büyük Teleskop’un Çok Birimli Spektroskopik Kaşif (MUSE) cihazıyla yaptığı kapsamlı gözlemler sayesinde biliyoruz. MUSE, bu derin alandaki daha küçük, daha sönük gökadaları tanımlayan “keşif” olsa da, Webb onların kimyasal bileşimlerini tam olarak karakterize eden ilk teleskop olacak.

Bu son derece uzak galaksilerin, erken evrende galaksilerin nasıl oluştuğunu anlamamız için önemli çıkarımları var. İtalya’daki Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nde araştırma görevlisi ve yardımcı araştırmacı Anna Feltre, “Webb, keşif için yeni bir alan açacak” dedi. “Verileri, hangi metalleri içerdikleri, ne kadar hızlı büyüdükleri ve zaten kara deliklere sahip olup olmadıkları da dahil olmak üzere, bir galaksi oluşurken tam olarak ne olduğunu öğrenmemize yardımcı olacak.”

Bu araştırma, Webb’in, Hubble Uzay Teleskobu’nda zaman ayırmak için kullanılan aynı sistem olan ikili anonim bir inceleme kullanılarak rekabetçi bir şekilde seçilen Genel Gözlemci (GO) programlarının bir parçası olarak gerçekleştirilecektir.