“Onlar mı, değiller mi?” yarışma kesin olarak birincinin lehine – son sayıma göre 10’a bir. Soru çok önemli: James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) erken evrende gördüğü galaksiler gerçekten de düşündüğümüz kadar şaşırtıcı derecede uzak mı? Şimdiye kadar, cevap yankılanan bir evet. Austin’deki Texas Üniversitesi’nden astronom Steven Finkelstein, “Bu galaksilerin büyük çoğunluğu doğrulanıyor” diyor. “Bu, geçen yaz gördüğümüz her şeyin, belki de evrenin çok erken dönemde yıldızları oluşturmakta çok becerikli olduğu, duracağı anlamına geliyor.”
2022 yazı, JWST’nin bir keşif selini serbest bıraktığına tanık oldu. JWST, Aralık 2021’de lansmanı ve altı yıldan fazla bir süre hizmete alınmasının ardından Temmuz 2022’de tamamen açıldı. Hemen ardından, benzeri görülmemiş kızılötesi duyarlılığı, yalnızca yüzlerce galaksiyi oluşturan uzak uzak evrenden olduğu anlaşılan zayıf galaksilerin ışımalarını ortaya çıkardı. Büyük patlamadan milyonlarca yıl sonra. Gökbilimciler, bu tür önemli sonuçların daha kademeli olarak ortaya çıkmasını bekliyorlardı. Finkelstein, “Bir veri patlaması oldu” diyor.
Araştırmacılar galaktik mesafeleri tahmin etmek için zekice bir kestirme yol kullandıkları için bu ilk sonuçlar çok çabuk ortaya çıktı. Gökbilimciler genellikle kozmik koordinatları, evrenin genişlemesinin bir sonucu olarak bir galaksinin ışığının elektromanyetik spektrumun kırmızı ucuna doğru esnemesi olan kırmızıya kaymayı hassas bir şekilde ölçerek saptarlar. Ancak bu, bir galaksinin spektrumunu bir araya getirme ve analiz etme eylemini gerektirir; bu, spektroskopi olarak bilinen zaman alıcı ve incelikli bir süreçtir. JWST’nin keşif yangın hortumu, bunun yerine, esas olarak galaksilerin kırmızıya kaymalarını tahmin etmek için parlaklıklarındaki bariz varyasyonları kullanan daha kaba, daha hızlı fotometri tabanlı tekniklerle güçlendirildi.
Böylece, geçen yaz fotometrik sonuçlar yoğun ve hızlı gelirken, spektroskopik sonuçlar daha yeni akmaya başladı. Ancak, şimdiden, yalnızca bir düzine adaydan elde edilen tayf tabanlı mesafelerle, araştırmacılar çoğu ölçümün ilk fotometrik sonuçlarla eşleştiğini buluyorlar. En son, yayınlanan Doğa Astronomisi geçen hafta, JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) tarafından tanımlanan dört gökada için daha önceki mesafe tahminlerini doğruladı. İngiltere’deki Hertfordshire Üniversitesi’nden spektroskopik sonuçlar çalışmasına öncülük eden Emma Curtis-Lake, “Bunun için onlarca yıldır bekliyoruz” diyor. “Bunu bu teleskopun ilk birkaç ayında yapabilmek inanılmazdı.”
İle ilgili dört, en uzak olanı, biraz hantal olan JADES-GS-z13-0 adına sahip olanıdır. 13.2 kırmızıya kayma değerine sahiptir, yani galaksiyi büyük patlamadan sadece 320 milyon yıl sonra göründüğü gibi görüyoruz. Bu yüksek kırmızıya kayma, JADES-GS-z13-0’ı şu anda evrende bilinen en uzak şey yapıyor; bu, JWST’nin yakında tekrar kırılmaya hazır göründüğü ancak astronomların neden bu kadar heyecanlandığını gösteren bir rekor. Artık evrenin daha önce hiçbir insanın görmediği bir çağını araştırdığımızı kesin olarak biliyoruz. Yale Üniversitesi’nden Pieter van Dokkum, “Bu şaşırtıcı,” diyor. Bu galaksinin, bizim bakış açımızdan, köpek balıklarının Dünya’da var olduğu toplam süreden (yaklaşık 300 milyon yıl) yalnızca biraz daha genç olduğunu belirtiyor. Van Dokkum, “Göz açıp kapayıncaya kadar sıfırdan bu tam oluşmuş galaksilere gidiyorsunuz” diyor.
Bununla birlikte, yüksek kırmızıya kayma aday gökadalarının tümü bu kadar şanslı değil, bu da astronomların erken dönemdeki ihtiyatlılığını vurguluyor. Temmuz ayında, Finkelstein liderliğindeki Kozmik Evrim Erken Yayın Bilimi Araştırması (CEERS) adlı başka bir araştırma, büyük patlamadan sadece 240 milyon yıl sonra, 16.4’lük bir kırmızıya kaymada olası bir galaksi saptadı. Sonraki spektroskopi, Ulusal Bilim Vakfı’nın NOIRLab’ında bir astronom olan Pablo Haro liderliğindeki araştırmada Mart ayı sonlarında ortaya çıktığı gibi, çıkarımın yanlış olduğunu gösterdi. Galaksi aslında tozlu bir sahtekar 4.9’luk bir kırmızıya kaymada, büyük patlamadan 1,2 milyar yıl sonra hala etkileyici ama hiç de rekor kıran bir şey değil. Yüksek düzeyde yıldız oluşumunun erken dönem fotometrik analizleri karıştırdığı düşünülüyor. Çalışmanın ortak yazarlarından biri olan İskoçya’daki Edinburgh Üniversitesi’nden Callum Donnan, “Bulaşma bizi kolayca kandırabilir” diyor. “Yüksek kırmızıya kaymalı bir galaksi, farklı özelliklere sahip daha düşük kırmızıya kaymalı bir galaksi tarafından taklit edilebilir.”
Donnan, iyi haber şu ki, bu özel galaksinin “benzersiz bir durum” gibi göründüğünü söylüyor. Aynı çalışma, diğer iki aday gökadanın da aynı sorunu yaşamadığını doğrulayabildi. Bunlardan biri, büyük patlamadan yaklaşık 400 milyon yıl sonra, 11.4 kırmızıya kayma ile görülen ve adını Finkelstein’ın kızından alan Maisie’nin galaksisidir. Finkelstein, “Ona gerçek olduğunu söylediğimde çok heyecanlandı” diyor.
Artık bu tür gökadalar doğrulandığına göre, bilimsel sonuçları daha kapsamlı bir şekilde keşfedilebilir. Bu galaksiler küçüktür, Samanyolu’ndan birçok kez daha küçüktür. Ancak bazıları son derece parlak ve büyük görünür ve her yıl kabaca bir yeni yıldız oluşturan galaksimizinkine benzer yüksek yıldız oluşum hızlarına sahiptir. Galaksiler, kozmolojinin önde gelen modelleri için henüz sorun teşkil etmese de, galaksi oluşumunun evrende beklenenden daha erken başladığını ve beklenenden daha hızlı ilerlediğini öne sürüyorlar; bu teorisyenler, daha önce galaksilerin büyük oluşumdan bir milyar yıl sonra olgun bir çağda çalkalanmaya başladığını tahmin etmişti. patlama.
Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden Fabio Pacucci, “Daha önce düşündüğümüzden daha hızlı büyük gökadaların yükselişini görüyoruz” diyor. Bu erken galaksilerin bazılarının yaşının sadece on milyonlarca yıl olduğu tahmin ediliyor. Bunun, erken galaksileri şekillendiren haleler olarak bilinen büyük karanlık madde yapıları ve karanlık madde parçacıklarının doğası için çıkarımları olabilir. “Açık kalmış büyük sorulardan biri şudur: Ne dır-dir karanlık madde?” Cambridge Üniversitesi’nden Sandro Tacchella diyor. “İlk nesil galaksiler, farklı karanlık madde modelleri için hassas bir sondadır.”
Bazı problemli ve potansiyel olarak modeli bozan erken evren aday gökadaları hâlâ duruyor. Bunlardan ilki, Avustralya’daki Swinburne Teknoloji Üniversitesi’nden Ivo Labbé ve meslektaşları tarafından tanımlanan bir gökada sınıfı olabilir. Takım milyarlarca güneş kütlesine sahip galaksiler bulundu, ağırlık olarak Samanyolu ile karşılaştırılabilir, büyük patlamadan sadece tahmini 750 milyon yıl sonra. Bu galaksiler, bu çağda daha önce görülen galaksilerden 10 ila 100 kat daha büyüktür ve Samanyolu’ndan 30 kat daha küçük yapılara sıkıştırılmıştır. JWST’nin esasen gökyüzünün derinliklerinde göründüğü her yerde benzer gökadaları bulmaya devam ettiğini söyleyen Labbé, “Küçükler ama çok büyükler” diyor. Temmuz ayında yapılması planlanan spektroskopik analizle birlikte galaksiler şimdilik sadece fotometri ile incelendi. Ancak şimdiye kadarki diğer JWST sonuçlarının fotometrik başarısı, Labbé ve meslektaşlarının ön analizinin doğru olduğunu gösteriyor. Bu makalede tartışılan JWST gözlemlerine dahil olmayan, Austin’deki Teksas Üniversitesi’nden Michael Boylan-Kolchin, “Orada bulunan en aşırı gökadalar hala bir sorun teşkil ediyor gibi görünüyor” diyor. “Bu sistemlerden bazılarının Samanyolu’ndan 1000 kat daha hızlı yıldız oluşturması gerekir. Soru şu: Bu inanılmaz derecede yüksek miktarda yıldız oluşumu mu?”
Alan hızla değişmeye devam ediyor. COSMOS-Webb adlı devam eden bir anketin, kırmızıya kayması yüksek birçok aday sunması bekleniyor. “Teklifteki tahminlerimiz, [to find galaxies] Programı yöneten Rochester Institute of Technology’den Jeyhan Kartaltepe, “10’a kadar kırmızıya kaymaya kadar” diyor. “Fakat bu rakamlar çok kötümser olabilirdi.” Diğer birçok astronom, gözlemevini işleten Maryland’deki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsüne teleskopta ek boş zaman talepleri sundu. Daha fazlası, teleskopun Temmuz ayında başlayacak olan 2. Döngü adı verilen planlanmış bilimsel gözlemlerin ikinci yılı için teklifler sundu.
Bazıları alanın çok hızlı hareket ettiğinden endişe ediyor. JWST’nin verilerinin çoğu, yaklaşık yüzde 80’i, sorumlu araştırmacıların kendi gözlemlerine özel erişime sahip olduğu 12 aylık özel bir pencereye sahipken, geri kalanı açık erişimdir. Bu, gözlemler alındığında, halka anında erişilebilir oldukları ve herkesin bunları kullanabileceği anlamına gelir. Haro ve meslektaşları kırmızıya kayma 16.4 gökada analizlerini Mart ayı sonlarında ön baskı sunucusu arXiv.org’da yayınlamadan önce, açık erişim çalışmaları Twitter’da astronomlar tarafından çoktan toplanmıştı. Kopenhag Üniversitesi’nden Gabriel Brammer, “Son derece basit bir test yapmak istedim” diyor. bazı erken sonuçlar. “Ekip çok daha detaylı bir analiz yaptı. Ama nereye bakacağınızı bilirseniz anında görebilirsiniz.”
Herkes bu kadar kolay erişimden memnun değil. Haro’nun makalesinin ortak yazarlarından ve CEERS ekibinin bir parçası olan UT Austin’den Rebecca Larson, “Hayatlarının yıllarını bunun üzerinde çalışarak ve bu gözlemleri mümkün kılarak geçiren doktora sonrası doktorlarınız var” diyor. “Sonra verilerimiz ortaya çıkıyor ve herkese açık hale geliyor ve insanlar sonuçlara ulaşmak için bizimle yarışıyor. Bunun üzerinde çalışıyoruz ve ayrıca topluluk için başka girdiler sağlamamız isteniyor. Sonra başkaları gelip evrakları yerleştirecek. Bunun olmasını izlemek gerçekten sinir bozucu.” Şu anda gerginliğin nasıl çözüleceği belli değil. Araştırmaya dahil olmayan Japonya’daki Nagoya Üniversitesi’nden Tom Bakx, “Daha somut kurallar olsaydı daha iyi olurdu” diyor. “Küçük çocuklarınız olduğunu hayal edin, o zaman bütün geceyi verileri kalibre etmekle geçirmek mümkün değil. Biraz güç dengesizliği var. Bu çok açık bir rekabet.”
Daha olumlu olarak, JWST’nin operasyonunun çılgın ilk haftalarından bu yana durum biraz soğumuş görünüyor. Şimdi gökbilimciler uzun süredir hayalini kurdukları şeyi yapıyorlar – evrenin daha önce hiç incelenmemiş bir çağına dair ilk kesin bakışlarını elde ediyorlar. Kim bilir daha ne kadar göreceğiz. Van Dokkum, büyük patlamadan yalnızca 180 milyon yıl sonraki bir zamana atıfta bulunarak, “Galaksi oluşumu 20’lik bir kırmızıya kaymada başlamış olabilir,” diyor, JWST’den önce neredeyse kavranması güç bir çağ. Teleskop bize bir şey gösteriyorsa, o da beklenmeyeni beklemektir.
Kaynak : https://www.scientificamerican.com/article/jwsts-newfound-galaxies-are-the-oldest-ever-seen/