Galaksiler ve süper kütleli kara deliklerin kökenleri ve evrimi hakkındaki mevcut teorileri gözden geçirmemize neden olabilecek kırmızı ve parlak gök cisimleri keşfedildi.

James Webb Teleskobu, Büyük Patlama'dan yaklaşık 600 ila 800 milyon yıl sonra yani evrenin şu anki yaşının sadece %5'i kadar olduğu erken evrende, üç ilginç cisim tespit etti. Araştırmacılar, bu cisimlerden yayılan ışığın farklı dalga boylarındaki yoğunluğunu, yani tayfsal ölçümlerini inceledi. Analizler sonucunda, genç bir evrende beklenenden çok daha yaşlı, yüz milyonlarca yıl yaşındaki yıldızların izleri bulundu.

Araştırmacılar, aynı cisimlerde devasa süper kütleli kara deliklerin izlerini de keşfettiler. Bunların Samanyolu galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara delikten 100 ila 1000 kat daha büyük olduklarını tahmin ettiklerini söylediler. Güncel astrofizik kuramlarına göre, galaksiler ve süper kütleli kara deliklerin evren tarihinde milyarlarca yıllık süre sonunda ortaya çıkması gerektiğini biliyoruz. Oysa, evrenin erken dönemlerinde keşfedilen bu süper kütleli kara deliklerin izleri, mevcut astrofizik kuramlarıyla çelişiyor gibi görünüyor.

Üç İlginç Cisim Nasıl Keşfedildi?

Araştırmacılar, ilk olarak Temmuz 2022'de James Webb Uzay Teleskobu'ndan gelen veri setinde bu cisimleri tespit etti. Ekip, cisimlerin varlığını duyuran makaleyi keşiften birkaç ay sonra Nature dergisinde yayımladı.

Bu üç ilginç cisim 600 ila 800 milyon yaşındaki bir evrende ve yüz milyonlarca yıl yaşında olan yıldızlarla dolu gibi görünüyor. Şaşırtıcı olarak, bu cisimler yaşlı yıldızların ışığının en erken izlerinin kaydını tutuyor. Oldukça genç bir evrende böylesine yaşlı yıldızları bulmak kesinlikle beklenmedikti. Kozmoloji ve galaksi oluşumuna dair standart model şu ana kadar oldukça başarılıydı ancak bu parlak üç ilginç cisim bu teorilere pek uymuyor gibi gözüküyor.

Araştırmanın başında araştırmacılar bu cisimlerin galaksi olduğunu düşündüler, sonrasında cisimlerin gerçek uzaklıklarını ve yayılan ışığın kaynağını daha iyi anlamak için tayflarını aldılar. Ekip daha sonra galaksilerin neye benzediklerinin ve içerisinde ne bulundurduklarının daha iyi bir resmini çizebilmek için yeni verileri kullandı. Bu cisimlerin zamanın başlangıcına yakın galaksiler olduklarını doğrulamakla kalmadılar, aynı zamanda şaşırtıcı olarak büyük kütleli kara deliklere ve yaşlı yıldız popülasyonlarına dair kanıt da buldular.

James Webb Uzay Teleskobu İle Geçmişe Bakmak

James Webb Uzay Teleskobu, en yaşlı yıldızlardan ve galaksilerden yayılan ışığı algılayabilen kızıl ötesi algılayıcı ekipmanlarla donatıldı. Bu nedenle de teleskop zamanda yaklaşık olarak 13.5 milyar yıl öncesine bakabiliyor, bu da evrenin başlangıcı demek.

Eski bir ışığı incelerken, bu ışığı yaymış olabilecek cisim türleri arasındaki farkı ayırt etmek oldukça zordur. Keşfedilen cisimlerden yayılan ışık, hem süper kütleli kara deliklerin hem de yaşlı yıldızların özelliklerini taşıyor. Araştırmacılar, bu ışığın hangi tür gök cisminden ne kadar yoğunlukta geldiğini henüz net olarak bilmiyorlar. Bu nedenle, bu cisimler ya beklenmedik şekilde yaşlı ve büyük galaksiler olabilir ya da çok büyük kara deliklere sahip normal galaksiler olabilir.

Astronomlar Bu Cisimleri Neden "Şaşırtıcı" Buluyor?

Kütleleri ve yaşları bir yana, eğer ışığın bir kısmı gerçekten süper kütleli kara deliklerden geliyorsa, o zaman onlar bildiğimiz türden süper kütleli kara delikler de değillerdir. Bunun ilk nedeni, bu kara delikler normalden çok daha fazla mor ötesi ışık yayıyor olmasıdır. Bir diğer sebep ise bildiğimiz süper kütleli kara deliklerde bulunan sıcak toz ve parlak X-ışını yayımının bu cisimlerde bulunmuyor oluşudur. Ancak araştırmacıların söylediklerine göre belki de en şaşırtıcı şey, bu cisimlerin ne kadar büyük kütleli göründükleri.

Normalde süper kütleli kara delikler galaksileri ile birlikte büyür ve evrim geçirirler, birlikte evrenin büyük olaylarını deneyimlerler. Ancak burada, henüz genç bir galaksinin içinde tam olarak gelişmiş bir süper kütleli kara delik bulunuyor. Bu durum, beklenenden farklı ve ilginç çünkü genellikle bu tür yapıların birlikte evrim geçirdiği düşünülür.

Araştırmacılar aynı zamanda bu objelerin sadece birkaç yüz ışık yılı boyutunda yani bizim gökadamız Samanyolundan 1000 kat daha küçük olan inanılmaz derecede küçük olan boyutlarına da şaşırdılar. Bu cisimlerin içerisindeki yıldızların sayısı Samanyolu ile neredeyse aynı, 10 milyar ile 1 trilyon arasında. Ancak Samanyolundan 1000 kat daha küçük bir hacme yayılmış durumda. Eğer Samanyolu'nu alıp bulunan galaksilerin boyutuna sıkıştırsaydınız, en yakın yıldız neredeyse güneş sistemimizde olurdu. Aynı zamanda Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara delik, yaklaşık 26 bin ışık yılı uzaklıkta olmasına rağmen, Dünya'dan sadece yaklaşık 26 ışık yılı uzaklıkta olurdu ve gökyüzünde dev bir ışık sütunu olarak görülebilirdi.

Bu erken galaksiler yıldızlarla o kadar yoğun bir ortama sahip ki, böylesine bir sistemde yıldızlar daha önce hiç görmediğimiz şekillerde ve hiç beklemediğimiz şartlar altında oluşmuş olmalı. Ve her nedense evren sadece birkaç milyar yıl sonra böylesine sistemleri oluşturmayı bırakmış olmalı. Bu cisimler erken evrene özel.

Araştırmacılar, cisimlerin bazı sırlarını açıklamaya yardımcı olabilecek daha fazla gözlem yapmayı planlıyor. Teleskobu cisimlere uzun sürelerle yönlendirerek daha derin tayflar almayı planlıyorlar, bu da yıldızlardan gelen ışığın yayınımını ve potansiyel süper kütleli kara deliği tanımlayan özel salınım tayfı izlerini ayırmalarına yardımcı olacak.

Kaynaklar:

1. Tiny bright objects discovered at dawn of universe baffle scientists. ScienceDaily. 2024. | Arşiv Bağlantısı
2. A population of red candidate massive galaxies ~600 Myr after the Big Bang. Nature. 2023. | Arşiv Bağlantısı
3. RUBIES: Evolved Stellar Populations with Extended Formation Histories at z ∼ 7–8 in Candidate Massive Galaxies Identified with JWST/NIRSpec. the Astrophysical Journal. 2024. | Arşiv Bağlantısı

Çeviri: Asya Demirkol
Düzenleyen: Beyza Nur Çepeci