Erken evren daha parlaktı

Andrew Masterson

NASA’nın Spitzer Uzay Teleskopu’nun gerçekleştirdiği gözlemler, evrendeki kimi galaksilerin, gökbilimcilerin tahmin ettiğinden çok daha parlak olduğunu açığa çıkardı.

Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bültenler adlı dergisinde yayımlanan ve arXiv.org adlı bilimsel web sayfasında tamamı okuyucuya sunulan bulgular, ‘Yeniden İyonlaşma Çağı’ adıyla bilinen ve evrenin erken dönemlerindeki gelişim sürecinde en az anlaşılmış aşamalardan birine ilişkin ipuçları barındırıyor.

DÖRT YÜZ BİN YILLIK KISA BİR DÖNEM

Bu dönem, Büyük Patlama’dan yaklaşık 300 bin yıl sonra başladı ve 700 bin yıl sonra sona erdi.

Evren bunun öncesinde, çoğunlukla ilk yıldızları oluşturmak için bir araya gelmeye başlayan nötr hidrojen gazından meydana geliyordu.

Bunlar, evrenin bir milyar yıl yaşına geldiği zamana dek ciddi biçimde oluşmaya başlayan sayısız yıldız kümelerinden çok farklı yapıdaydı. Özellikle de yalnızca hidrojen ve helyum atomlarından oluşuyorlardı.

İkinci nesil genç yıldızlar karbon, oksijen ve azot gibi az miktarda “ağır” elementler barındırıyorlardı; ne var ki, daha sonraki örneklere kıyasla, elementler açısından hâlâ zayıftılar.

Çok erken bir dönemde oluşan yıldızlar yine de bir spektrumda radyasyon yaydılar. Radyo dalgaları ve görünür ışık gibi uzun dalga boylarına sahip radyasyon, nötr hidrojen atomlarıyla dolu engin yıldızlararası ortamı çok kolay bir şekilde aşabildi.

Öte yandan, mor-ötesi ışıklar, X-ışınları ve gama ışınları gibi daha kısa dalga boyundaki radyasyon türleri daha zorlu zamanlar geçirdi ve hidrojen atomlarına çarptılar. Bunu, elektronları atomlardan ayrıştırdıkları bir kuvvetle yaptılar ve böylece onları iyonlaştırdılar.

Bu olay, henüz tam olarak anlaşılamamakla birlikte, evrenin gelişimini bugün gördüğümüz parlak ve yıldızlarla dolu bir var oluşa doğru yönlendirdi.

Gökbilimciler açısından gizemin temel parçalarından biri, her şeyi görece kısa bir süre içinde iyonize etmeye yetecek kadar kısa dalga boyu radyasyonu üretebilen büyük bir kaynak bulmaktı.

ŞİMDİLİK GİZEMİNİ KORUYOR

Modern yıldızlar aşırı miktarda iyonlaştırıcı radyasyon yaymazlar; bu nedenle, uzaktaki öncüllerinin de yapmamış olmaları muhtemel görünüyor. Bir ihtimal olarak kuasarlar önerilse de şimdilik kesin yanıtı kimse bilmiyor.

İsviçre’de bulunan Cenevre Üniversitesi’nde görevli ve son çalışmanın yazarı olan Stephane De Barros, “Bu, gözlemsel kozmolojideki en büyük ve yanıtlanmamış sorulardan biri,” diyor.

“Ne olduğunu biliyoruz ama buna yol açan şey nedir? Elimizdeki yeni bulgular büyük ipuçları sağlayabilir.”

Söz konusu bulgular, Spitzer teleskopunun gökyüzünün iki bölgesinde bulunan 135 uzak galaksiyle ilgili gözlemlerinden elde edildi. Teleskop, her iki bölgeyi de 200 saatten uzun bir süre görüntüleyerek 13 milyar yıl önce evrene yayılan ışığı tespit etti.

Elde edilen sonuçlar daha sonra Hubble Uzay Teleskopu’nca toplanan arşiv verileriyle bir araya getirildi.

ŞAŞIRTICI DÜZEYDE PARLAK YILDIZLAR

Görüntüler, De Barros ve meslektaşlarını şaşırtan biçimde, genç yıldızların beklenenden çok daha parlak olduğunu gösteriyordu. Parlaklık durumu bir-iki galaksiyle sınırlı değildi -bu durum daha sonra bir gariplik olarak sınıflandırılacaktı-; aksine, tamamında durum aynıydı.

Yapılan incelemeler, yaşlı galaksilerin genç ve büyük yıldızlarla dolu olduğunu ortaya çıkardı; ikinci nesil uzay cisimleri, başlangıçta hidrojen ve helyumdan oluşuyordu ama az miktarda daha ağır elementler de barındırıyordu.

Parlaklık, galaksilerin barındırdığı hidrojen ve oksijen gazları ile etkileşime giren iyonlaştırıcı radyasyonun ürettiği iki özel kızılötesi ışık dalga boyuyla sınırlıydı.

Eldeki verilerin önemi tam anlamıyla belirlenmiş değil ve bir süre daha belirlenemeyebilir. Diğer yandan, bu bulgular, gökbilimcileri evrenin büyüme sürecindeki kritik bir aşamanın mekaniğini anlamaya bir adım daha yaklaştırıyorlar.

Araştırmanın ortak yazarı Pascal Oesch, “Spitzer’ın sağladığı bu sonuçlar, kozmik iyonlaşma hakkındaki gizemi çözmek için kesinlikle yeni bir adım,” diyor.

“Artık bu erken galaksilerdeki fiziksel koşulların günümüzün bilindik galaksilerinden çok daha farklı olduğunu biliyoruz. Bunun sebeplerini açıklamaksa James Webb Uzay Teleskopu’nun işi olacak,” diyor.

* Yazının aslı Cosmos Magazine sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)