En uzak galaksiler görüntülendi: Büyük Patlama'dan 350 milyon yıl sonra oluştular

Keith Cooper

James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) hassas mercekleri, şu ana dek gözlemlenen ikinci ve dördüncü en uzak galaksileri gözlemledi ve Büyük Patlama teorisi tarafından tanımlanan galaksi oluşumuna dair temel resmi destekledi. Keşif, bize yaklaşık 3,5 milyar ışıkyılı mesafede bulunan ve ‘Pandora Kümesi’ diye de anılan ‘Abell 2744’ adlı galaksi kümesinin yarattığı devasa kütleçekimsel merceğin sağladığı çok büyük bir yardım eli aracılığıyla gerçekleştirildi. Kümenin sahip olduğu muazzam kütleçekimi, uzay-zamanın dokusunu daha uzak mesafelerdeki galaksilerin ışığını büyütmeye yetecek şekilde büküyor.

BÜYÜK PATLAMA’DAN 330 VE 350 MİLYON YIL SONRA OLUŞTULAR

Görevini Penn State Eberly Bilim Koleji’nde sürdüren ve ‘JWST UNCOVER’ (Reiyonizasyon Çağından önce Ultradeep NIRSpec ve NIRCam Gözlemleri) ekibinin üyesi olan Bingjie Wang, bu kozmik mercek tarafından görüntüleri büyütülen ilk galaksileri aramak amacıyla James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanarak şu ana kadar gözlemlenen en yüksek oranda ‘kırmızıya kayan’ galaksilerden ikisini keşfetti.

Kozmolojik ‘kırmızıya kayma’, evrenin sürekli genişlemesi neticesinde tetiklenen ışık dalga boylarındaki gerilmeyi ifade eder. Bir galaksi ne kadar uzaktaysa, o galaksinin ışığı bize ulaşmak için uzayda yolculuk ederken evren de o kadar genişler ve bundan ötürü ışığın dalga boyları aynı oranda gerilir. Dalga boyları bu yolla gerilirken, daha yakın, yani mavimsi olanlar dalgalardan daha kırmızı olanlara geçer ve nihayetinde elektromanyetik spektrumun görünmeyen, kızılötesi bölgesine girerler. Büyük Patlama’dan yalnızca 300 ilâ 400 milyon yıl sonra oluşan galaksiler, ışıklarını insanların göremediği ama gerçekten de JWST’nin ‘Yakın Kızılötesi Kamerası’ (NIRCam) ve ‘Yakın Kızılötesi Spektrometresi’ (NIRSPec) aracılığıyla saptanabilen kızılötesi dalga boylarına yaydılar.

Wang ve araştırma ekibi, yüksek oranda kırmızıya kayan iki galaksinin merceklenmiş görüntülerini tespit edebildi. ‘UNCOVER-z13’ diye adlandırılan (‘z’, ‘kırmızıya kayma’nın kısaltmasıdır) galaksinin kırmızıya kaymaya oranı 13.079 ve bu durum onun bilinen en uzak ikinci galaksi olduğunu doğruluyor. (Teyit edilen en uzak galaksi, 2022 yılında yine JWST tarafından keşfedilen ve 13.2’lük kırmızıya kayma seviyesine sahip olan JADES-GS-z13-0’dır.) UNCOVER-z13’ün Büyük Patlama’dan yalnızca 330 milyon yıl sonra ortaya çıktığını görüyoruz.

Kısa süre önce keşfedilen ‘UNCOVER-z12’ galaksisi, 12.393’lük kırmızıya kayma oranıyla tüm zamanların en uzak galaksileri listesinde dördüncü sıraya yerleşti. Bu galaksiyi Büyük Patlama’dan yalnızca 350 milyon yıl sonraki haliyle görüyoruz.

BEKLENMEDİK ŞEKİLDE FARKLI MADDELERDEN OLUŞUYORLAR

İki galaksinin farklı biçimde meydana geldiğini gösteren şey onların görünüşü. Benzer şekilde yüksek kırmızıya kaymalarda görülen diğer galaksilerin sadece birkaç yüz ışık yılı genişlikteki noktalar halinde, çok küçük oldukları görünüyor. UNCOVER galaksileri ise kozmik yapının bünyesinde yer alırlar. Wang verdiği demeçte, “Bu mesafelerde daha önce keşfedilen galaksiler, elimizdeki görüntülerde bir nokta gibi görünüyor” diyor: “Öte yandan bunlardan biri fıstığa benzer şekilde uzamış, diğeri ise yumuşak bir top gibi görünüyor.”

Bu galaksiler de daha büyük ve UNCOVER-z12, bu çağda görülen diğer galaksilerden altı kat daha büyük olan, yaklaşık 2.000 ışık yılı genişliğinde bir kenar diskine sahip. Wang, “Boyut farkının yıldızların oluşum biçiminden mi yoksa oluştuktan sonra geçirdikleri evrelerden mi kaynaklandığı henüz bilinmese de galaksilerin sahip olduğu özelliklerde görülen çeşitlilik, gerçekten de ilgi çekici” diyor: “Bu ilk galaksilerin birbirine benzer maddelerden meydana gelmesi beklenir ama daha şimdiden birbirlerinden çok farklı olduklarına ilişkin işaretler gösteriyorlar.”

Galaksilerin özelliklerinde görülen ikilem, evrenin bu erken evresi için bile aydınlatıcı olsa da yeni keşfedilen galaksilerin her ikisi de Büyük Patlama modelini güçlü bir şekilde destekleyen genel özellikler barındırıyor. Bu model, evrenimizin ortaya çıkışının sonrasında galaksilerin, diğer galaksiler ve gaz bulutlarıyla bir araya gelerek süratle büyümeden önce hayata ne kadar da küçük boyutlarda başlamış olduğunu gösteriyor.

‘BÜYÜK PATLAMA’ TEORİSİNİ DESTEKLİYORLAR

Bu büyüme daha fazla yıldızın oluşmasının önünü açtı ve neticede genç galaksilerde var olan elementlerin bolluğunu ve çeşitliliğini artırarak onlara hidrojen ve helyumdan daha ağır olan maddeler sağladı. Penn State Üniversitesi’nde astronomi ve astrofizik yardımcı doçenti ve Wang’ın ekibinde ortak araştırmacı olan Joel Leja verdiği demeçte, UNCOVER tarafından açığa çıkarılan galaksilerin genç, küçük ve bol miktarda ağır element barındırıyor olduklarını ve aktif biçimde yeni yıldızlar oluşturduklarını, bunların tamamının “Büyük Patlama teorisinin tüm paradigmasını” desteklediğini belirtiyor.

İlgi çekici biçimde, JWST, UNCOVER-z13 ve -z12’den daha yüksek seviyedeki kırmızıya kayan galaksileri görme kabiliyetine sahip ve bu durum [sonraki keşiflerin] daha genç olacakları anlamına geliyor; bununla birlikte, Pandora Kümesi tarafından merceklenen başka bir galaksi saptanmadı. Leja, “Bu, o zamandan önce herhangi bir galaksinin oluşmadığı ve daha uzak mesafelerde hiçbir şey bulamayacağımız manasına gelebilir” diyor. “Belki de bu küçük pencereyle yeterince şanslı olmadığımız anlamına geliyordur.”

Gökbilimciler, ilk galaksileri aramak doğrultusunda derin evrene yeni pencereler açmak için pek çok ‘mercek kümesi’ kullanarak araştırmalarını sürdürecekler.

Keşif, Astrophysical Journal Letters adlı dergide yayınlandı.

Yazının orijinali Space.com sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)