Webb Teleskobu Evrenin Eksantrik Bebeklik Dönemine Bakış

tarafından yapılan son gözlemler James Webb Uzay Teleskobu erken evrendeki birçok uzak gökadanın, yakın gökadalardan önemli ölçüde farklı olan benzersiz düz ve uzun şekillere sahip olduğunu ortaya çıkardı. Hubble’ın daha önceki gözlemlerini doğrulayan ve genişleten bu bulgu, galaksi evrimine yeni bakış açıları sunuyor ve mevcut teorilere meydan okuyor.

Bir asırdan fazla bir süredir gökbilimciler, hem şekillerini gözle karşılaştırarak hem de spektrum olarak bilinen verilerle özelliklerini hassas bir şekilde ölçerek yakın ve uzaktaki gökadaları sınıflandırdılar. Örneğin, Edwin Hubble, 1926’da yakındaki galaksilerin şekillerini ve boyutlarını sıralamaya başlamak için Hubble Diyapazonu’nu (aşağıdaki resme bakın) yarattı; bu, çoğunun spiral ve eliptik olduğunu gösterdi.

Teleskopların aletleri giderek daha hassas hale geldikçe şekillerini daha doğru bir şekilde sınıflandırmak daha kolay hale geldi. James Webb Uzay Teleskobu’ndan elde edilen yeni veriler gökbilimcilerin sınıflandırmalarına nüanslar ekledi. Webb kızılötesi ışıkta gözlem yaptığı için, görüntülerinde çok daha uzak galaksiler görünüyor. Ayrıca, görüntüler ince ayrıntılara sahiptir ve araştırmacıların başka yıldız oluşumu alanları olup olmadığını tespit etmelerine veya mevcut olmadıklarını teyit etmelerine olanak tanır.

Galaksiler Evrenin çok önemli temel yapı taşlarıdır. Bazıları basit, bazıları ise yapı olarak oldukça karmaşıktır. Tutarlı bir galaksi evrimi teorisine doğru atılan ilk adımlardan biri olarak Amerikalı gökbilimci Edwin Hubble, 1926’da galaksilerin bir sınıflandırma şemasını geliştirdi. Hubble diyapazon diyagramı olarak da bilinen bu şema artık biraz fazla basit kabul edilse de, temel fikirler hâlâ geçerliliğini koruyor. Kredi bilgileri: NASA

Viraj Pandya liderliğindeki bir ekip, NASA Hubble Üyesi Kolombiya Üniversitesi New York’ta yakın zamanda Webb’in Kozmik Evrim Erken Yayın Bilimi (CEERS) Araştırması kapsamında yüzlerce uzak galaksiyi analiz etti (aşağıdaki resme bakın). CEERS kasıtlı olarak aynı alanın çoğunu kapsıyor Hubble uzay teleskobuKozmik Düzenek Yakın Kızılötesi Derin Galaksi Dışı Miras Araştırmasını (CANDELS) oluşturmak için kullanılan beş alandan biri olan Genişletilmiş Groth Şeridi (aşağıdaki resme bakın). Bu, teleskop gözlemlerinin örtüştüğü durumlarda Webb’in sonuçlarını tekrar kontrol etmelerine olanak sağladı.

Pandya, “Webb’in galaksilerine ilişkin analizimiz Hubble Uzay Teleskobu kataloğundaki galaksilerle oldukça tutarlıydı” diye doğruladı. “İki veri seti, analizimizi yürütürken modellerimizi tam olarak incelememize ve yalnızca Webb’in tespit ettiği galaksileri daha iyi anlamamıza ve kategorilere ayırmamıza olanak sağladı.” Ekip, galaksileri benzer özelliklere göre geniş sınıflara ayırarak analizlerine başladı. (Her galaksinin bireysel görünümünü sınıflandırmadılar çünkü bu, spektrum olarak bilinen verilerden ayrıntılı bilgi gerektirecektir.)

Bu geniş manzaraya derinlemesine bakın. James Webb Uzay Teleskobu tarafından yakın kızılötesi ışıkta çekilen birden fazla görüntüden bir araya getirilmiş olup, neredeyse aktiviteyle titreşmektedir. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin), Alyssa Pagan (STScI)

Evren 600 milyon ile 6 milyar yıl arasındayken bir dizi tuhaf şekil buldular. Hakim olan galaksi şekilleri, havuz erişteleri veya sörf tahtaları gibi düz ve uzun görünüyor. Bu iki gökada türü, üzerinde çalıştıkları tüm uzak gökadaların yaklaşık %50 ila %80’ini oluşturuyor; bu şaşırtıcı çünkü bu şekiller eve yakın olanlarda nadir bulunuyor.

Webb’in tespit ettiği diğer galaksiler, frizbi gibi yuvarlak ama aynı zamanda düzleştirilmiş görünüyor. En az nüfuslu kategori, küre veya voleybol topu şeklindeki galaksilerden oluşur.

Hubble Uzay Teleskobu’ndan alınan bu görüntü, gökyüzünün Genişletilmiş Groth Şeridi (EGS) olarak bilinen bir bölümünü gösteriyor. CEERS Araştırması araştırmacıları, Genişletilmiş Groth Şeridi’ni kızılötesi ışıkta gözlemlemek için James Webb Uzay Teleskobu’nu kullandı. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, M. Davis

Webb’in verileri aynı zamanda Hubble Uzay Teleskobu’nun onlarca yıl önce yaptığı gözlemlerin ortaya çıkardığı bir bilmeceyi de çözdü. Neden bu kadar çok uzak galaksi uzun çizgiler gibi görünüyor? Görüntülerinde görünmeyen galaksilerde daha fazlası var mıydı? Webb bunu kısaca yanıtladı: Hubble hiçbir şeyi gözden kaçırmadı.

Pandya, “Webb, Hubble’ın bize uzun süredir gösterdiği şeyi doğruladı, ancak kızılötesi ışıkta daha ayrıntılı olarak” dedi. “Onların birleşik gözlemleri, erken evrende çok daha fazla gökadanın düz ve uzun göründüğünü gösteriyor. Bunun derin sonuçları vardır, çünkü genellikle bizimkine benzer galaksilerin olduğunu varsayarız. Samanyolu Diskler olarak başladık ama durum böyle olmayabilir.”

Bunlar NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun Kozmik Evrim Erken Yayın Bilimi (CEERS) Araştırması sırasında yakaladığı uzak galaksilerin örnekleridir. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin)

Evrenin tarihinin erken dönemlerinde galaksiler neden bu kadar farklı şekillere sahipti? Bu soru şimdilik cevapsız kalıyor ancak daha iyi anlaşılması için araştırmalar sürüyor. galaksiler kozmik zaman boyunca nasıl gelişti?.

Daha fazla galaksi örneğini görün (Webb’in CEERS Araştırması’ndan alınan yukarıdaki resme bakın ve 3 boyutlu şekillerini daha somut bir şekilde karşılaştırın (aşağıdaki resme bakın).

James Webb Uzay Teleskobu, araştırmacıların uzak galaksilere ilişkin sınıflandırmalarına ince ayar yapmalarına yardımcı oluyor ve onlarca yıldır devam eden analizlere önemli hız ve ayrıntı katıyor.
Sol üstte, Webb’in araştırması erken evrende nadir görülen ancak günümüzde yaygın olan bir sınıflandırmayı gösteriyor: Küre veya voleybol topu şeklindeki galaksiler.
Sağ üstte, biraz daha yaygın olan düzleştirilmiş dairesel diskler veya frizbiler var.
Bu erken dönemde baskın olan galaksi şekilleri, sol altta gösterilen sörf tahtaları veya sağ altta gösterilen havuz erişteleri gibi düz ve uzun görünüyor. Bu sınıflandırma çifti, şu ana kadar inceledikleri tüm uzak gökadaların yaklaşık %50 ila %80’ini oluşturuyor; bu şaşırtıcı çünkü bu şekiller yakınlarda nadir bulunuyor.
Gökbilimcilerin sınıflandırmalarındaki ilerlemeler Webb’in duyarlılığına, yüksek çözünürlüklü görüntülerine ve kızılötesi ışıktaki uzmanlığına borçludur. Astronomi camiasının ayrıca herhangi bir kesin gruplandırmaya karar vermeden önce Webb ve diğer teleskoplardan alınan çok daha büyük örneklem boyutlarıyla daha uzak galaksileri tam olarak sınıflandırması gerekecektir.
Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Viraj Pandya (Columbia), Haowen Zhang (Arizona Üniversitesi), Lucy Reading-Ikkanda (Simons Vakfı)

Waterville’deki Colby College’da doçent olan ortak yazar Elizabeth McGrath, “Bu araştırmaya devam ederek, biz ve diğer ekipler, evrenin tarihinin bu noktasında galaksilerin içsel yapısına ilişkin anlayışımızı geliştirebileceğiz” dedi. Maine. “Sonunda birden fazla veri kümesinden gelen bilgileri birleştirerek, kozmik zamanın tamamındaki galaksi şekillerini daha iyi anlayacağız.”

Bu çalışma hakkında daha fazla bilgi için:

Referans: Viraj Pandya, Haowen Zhang, Marc Huertas-Company, Kartheik G. Iyer, Elizabeth McGrath, Guillermo Barro, Steven L. Finkelstein, Martin tarafından “Muzlara Giden Galaksiler: JWST-CEERS ile Yüksek Kırmızıya Kayma Galaksilerinin 3B Geometrisinin Çıkarımı” Kuemmel, William G. Hartley, Henry C. Ferguson, Jeyhan S. Kartaltepe, Joel Primack, Avishai Dekel, Sandra M. Faber, David C. Koo, Greg L. Bryan, Rachel S. Somerville, Ricardo O. Amorin, Pablo Arrabal Haro, Micaela B. Bagley, Eric F. Bell, Emmanuel Bertin, Luca Costantin, Romeel Dave, Mark Dickinson, Robert Feldmann, Adriano Fontana, Raphael Gavazzi, Mauro Giavalisco, Andrea Grazian, Norman A. Grogin, Yuchen Guo, ChangHoon Hahn, Benne W. Holwerda, Lisa J. Kewley, Allison Kirkpatrick, Anton M. Koekemoer, Jennifer M. Lotz, Ray A. Lucas, Laura Pentericci, Pablo G. Perez-Gonzalez, Nor Pirzkal, Dale D. Kocevski, Casey Papovich, Swara Ravindranath, Caitlin Rose, Marc Schefer, Raymond C. Simons, Amber N. Straughn, Sandro Tacchella, Jonathan R. Trump, Alexander de la Vega, Stephen M. Wilkins, Stijn Wuyts, Guang Yang ve LY Aaron Yung, Kabul Edildi, Astrofizik Dergisi.
arXiv:2310.15232