Webb teleskopu Galaxy’yi erken evrenin gizemli bir şekilde temizleme sisinde görüyor

Gökbilimciler çok erken evrendeki bir galaksiden parlak bir hidrojen emisyonu tespit ettiler. Sürpriz bulgu, araştırmacıların bu ışığın o sırada alanı dolduran kalın nötr hidrojen sisini nasıl deldiğini açıklamaları zordur.

NASA/ESA/CSA James Webb uzay teleskopunun temel hedefi, ilk galaksilerin kozmik şafak olarak bilinen bir dönem olan büyük patlamadan sonra oluştuğu evrenimizin uzak geçmişine her zamankinden daha fazla görmek oldu.

Bu çok erken galaksilerden birini inceleyen araştırmacılar, ışığı spektrumunda, evrenin erken tarihi hakkındaki yerleşik anlayışımıza meydan okuyan bir keşif yaptılar. Sonuçları bildirilmiş dergide Doğa.

Webb, Big Bang’den sadece 330 milyon yıl sonra gözlemlenen inanılmaz uzak Galaxy Jades-GS-Z13-1’i keşfetti. Araştırmacılar, galaksinin parlaklığını farklı kızılötesi filtrelerde kullandılar, bu da kırmızıya kaymasını tahmin etmek için kullandılar, bu da bir galaksinin yeryüzünü genişletme yolculuğu sırasında ışığının nasıl gerildiğine bağlı olarak ölçüyor.

Nircam görüntüleme, 12.9’luk bir ilk kırmızıya kayma tahmini verdi. Daha önce Cambridge Üniversitesi Kavli Kozmoloji Enstitüsü’nden Dr. Joris Witstok liderliğindeki uluslararası bir ekip olan aşırı kırmızıya kaymasını doğrulamak için, Webb’in kızılötesi spektrograf (NIRSPEC) enstrümanını kullanarak galaksiyi gözlemledi.

Ortaya çıkan spektrum, kırmızının 13.0 olduğunu doğruladı. Bu, büyük patlamadan sadece 330 milyon yıl sonra görülen bir galaksiye eşittir, bu da evrenin şimdiki yaşının 13.8 milyar yıllık yaşının küçük bir kısmı.

Ancak beklenmedik bir özellik de göze çarpıyordu: hidrojen atomları tarafından yayılan Lyman-a emisyonu olarak tanımlanan spesifik, belirgin bir parlak dalga boyu. Bu emisyon, gökbilimcilerin evrenin gelişiminin bu erken aşamasında mümkün olduklarından çok daha güçlüydü.

Cambridge’in Kavli Kozmoloji Enstitüsü’nden ortak yazarı Profesör Roberto Maiolino, “Erken evren kalın bir nötr hidrojen sisinde yıkandı.” Dedi. “Bu pusun çoğu, büyük patlamadan yaklaşık bir milyar yıl sonra tamamlanan Reionization adlı bir süreçte kaldırıldı.

“GS-Z13-1, evren sadece 330 milyon yaşındayken görülüyor, ancak Lyman-α emisyonunun sadece çevreleyen sis tamamen kalktığında görülebilen şaşırtıcı derecede açık, anlatı bir imzası gösteriyor. Bu sonuç, erken galaks oluşumu teorileriyle tamamen beklenmedikti ve gökbilimcileri sürprizle yakaladı.”

Reiyonizasyon dönemi öncesinde ve sırasında, galaksileri çevreleyen nötr hidrojen sis, tıpkı renkli camın filtreleme etkisi gibi yaydıkları enerjik ultraviyole ışığı engelledi. Yeterli yıldız oluşana ve hidrojen gazını iyonlaştırana kadar, Lyman-a emisyonu da dahil olmak üzere böyle bir ışık, dünyaya ulaşmak için bu yeni başlayan galaksilerden kaçabilir.

Bu galaksiden Lyman-α radyasyonunun teyitinin erken evreni anlamamız için büyük etkileri vardır. Arizona Üniversitesi’nden ortak yazar Kevin Hainline, “Evrenin nasıl geliştiğini anlayışımız göz önüne alındığında, böyle bir galaksi bulamamalıydık.” Dedi.

Diyerek şöyle devam etti: “Erken evreni, güçlü fenerleri bile bulmayı çok zorlaştıracak kalın bir sisle örtülmüş olarak düşünebiliriz, ancak burada bu galaksiden perdeyi delen ışık demetini görüyoruz.”

Bu galaksiden Lyman-a radyasyonunun kaynağı henüz bilinmemektedir, ancak evrende oluşan en eski nesil yıldızlardan ilk ışığı içerebilir.

“Bu galaksiyi çevreleyen büyük iyonize hidrojen balonu, tuhaf bir yıldız popülasyonu tarafından yaratılmış olabilir – daha sonraki dönemlerde oluşan yıldızlardan çok daha büyük, daha sıcak ve daha aydınlık,” dedi Copenhagen Üniversitesi’ndeki Kozmik Şafak Merkezi’ne dayanan Witstok. İlk süper kütleli kara deliklerden biri tarafından yönlendirilen güçlü bir aktif galaktik çekirdek, ekip tarafından tanımlanan başka bir olasılıktır.

Ekip, bu galaksinin doğası ve güçlü Lyman-a radyasyonunun kökeni hakkında daha fazla bilgi edinmeyi amaçlayan GS-Z13-1’in daha fazla takip gözlemini planlıyor. Galaksi ne olursa olsun, kozmolojide yeni bir sınırın aydınlatılması kesindir.