Sonunda erken Evren’in karanlık ve şekilsiz boşluğuna ışık getiren şeyi biliyoruz.
Hubble ve James Webb Uzay Teleskopları’ndan gelen verilere göre, erken kozmik şafağın serbest uçan fotonlarının kökenleri, hayata ateşlenen küçük cüce galaksilerdi. Bu galaksiler, kozmik uzayı dolduran bulanık hidrojen sisi temizleyerek hayat verdi. Araştırmaya ilişkin yeni bir makale Şubat ayında yayımlandı.
“Bu keşif, erken Evren’in evriminde ultra-zayıf galaksilerin oynadığı kritik rolü ortaya koyuyor,” diyor Paris Astrofizik Enstitüsü’nden astrofizikçi Iryna Chemerynska.
“Onlar, kozmik yeniden iyonizasyon sırasında nötr hidrojeni iyonize plazmaya dönüştüren iyonlaştırıcı fotonlar üretiyor. Bu, evrenin tarihini şekillendirmede düşük kütleli galaksilerin anlaşılmasının önemini vurguluyor.”
Evren’in başlangıcında, Büyük Patlama’dan dakikalar sonra uzay, iyonize plazma sıcak, yoğun bir sis ile doluydu. Bu sis içinde neredeyse hiç ışık yoktu; fotonlar sadece etrafta serbestçe dolaşan elektronlardan seyreleniyordu ve etkili bir şekilde Evren’i karanlık yapmıştı.
Evren soğudukça, yaklaşık 300.000 yıl sonra protonlar ve elektronlar bir araya gelerek nötr hidrojen (ve biraz helyum) gazını oluşturmaya başladı. Çoğu ışık dalgası bu nötr ortamı geçebiliyordu, ancak onu üretebilecek ışık kaynakları çok azdı. Ancak bu hidrojen ve helyumdan ilk yıldızlar doğdu.
Bu ilk yıldızlar, gazın elektronları çekip alacak kadar güçlü bir radyasyon yaydı. Ancak bu noktada Evren o kadar genişlemişti ki gaz dağılmıştı ve ışığın dışarı sızmasını engelleyemiyordu. Büyük Patlama’dan yaklaşık 1 milyar yıl sonra, kozmik şafağın sonu olarak bilinen dönemin sonunda, Evren tamamen yeniden iyonize olmuştu. İşte buradaydı! Işıklar açılmıştı.
Ancak kozmik şafakta bu kadar çok bulanıklık olduğu ve zaman ve uzay boyunca çok az ışık olması nedeniyle, orada ne olduğunu görmekte zorluk çektik. Bilim insanları, temizlemenin çoğundan sorumlu olan kaynakların güçlü olması gerektiğini düşündü – örneğin, akrepsiyonu yoluyla parlak ışık üreten dev kara delikler ve yıldız oluşumunun kıskacındaki büyük galaksiler (bebek yıldızlar çok UV ışığı üretir).
Paris Astrofizik Enstitüsü’nden astrofizikçi Hakim Atek liderliğindeki uluslararası bir ekip, Abell 2744 adlı bir galaksi kümesi üzerine JWST verilerine döndü ve Hubble verileri ile desteklendi. Abell 2744 o kadar yoğundur ki uzay-zaman onun etrafında bükülür, bir kozmik mercek oluşturur; bu uzay-zamandan bize doğru yol alan uzak ışık büyütülür. Bu, araştırmacıların kozmik şafak yakınındaki küçük cüce galaksileri görmelerine olanak tanıdı.
Sonra, bu küçük galaksilerin detaylı spektrumlarını elde etmek için JWST’yi kullandılar. Analizleri, bu cüce galaksilerin erken Evren’deki en yaygın galaksi türü olduğunu ve beklenenden çok daha parlak olduklarını ortaya koydu. Aslında, takımın araştırması, cüce galaksilerin büyük galaksilere kıyasla 100’e 1 oranında daha fazla olduğunu ve toplu çıktılarının genellikle varsayılan iyonlaştırıcı radyasyonun dört katı olduğunu gösteriyor.
“Bunlar, görevi tamamlamak için yeterli enerjiden fazlasını topluca yayıyorlar,” diyor Atek. “Bu küçük boyutlarına rağmen, bu düşük kütleli galaksiler enerji açısından verimli üreticilerdir ve bu dönemdeki bollukları, toplu etkilerinin Evren’in tüm durumunu dönüştürebileceği kadar önemlidir.”
Bu, yeniden iyonizasyonun arkasındaki gücün en iyi kanıtı, ancak yapılacak daha çok iş var. Araştırmacılar bir gökyüzü küçük bir parçasına baktılar; örneklerinin sadece bir anormal küme cüce galaksi olmadığından, ancak kozmik şafakta bulunan tüm popülasyonun temsilci bir örneği olduğundan emin olmaları gerekiyor.
Başlangıçta JWST ile bu keşif, “Şu anda JWST ile keşif edilmemiş bir bölgeye girdik,” diyor Avustralya Swinburne Teknoloji Üniversitesi’nden astrofizikçi Themiya Nanayakkara.
“Bu çalışma, kökenimizin evrimsel tarihini haritalamak için cevaplamamız gereken daha heyecan verici soruları ortaya çıkarıyor.”
Araştırma, Nature dergisinde yayımlandı.
Bu makalenin bir versiyonu Mart 2024’te yayımlanmıştır.