Evrenin İlk Dönemlerinde Kırmızı Canavarlar Keşfedildi

James Webb Uzay Teleskobu (JWST), evrenin erken dönemine dair alışılmış tüm anlayışları yerle bir ediyor. İsviçre’deki Cenevre Üniversitesi liderliğinde gerçekleştirilen yeni bir çalışmada bilim insanları, Büyük Patlama‘dan yalnızca 1 milyar yıl sonra var olan ve neredeyse Samanyolu büyüklüğünde olan üç devasa galaksi keşfetti. Bu galaksiler, kırmızı tonlarındaki görüntüleri nedeniyle “Kırmızı Canavarlar” olarak adlandırıldı.

JWST bildiklerimizi değiştirdi

Bilim insanları oldukça uzunca bir zamandır galaksi oluşumunun çok özel bir model izlediğine inandılar: kozmik gaz kümeler halinde toplanır, yıldızlar bu kümelerden doğar ve milyarlarca yıl boyunca bu yapılar giderek büyür. Haliyle yaklaşık 14 milyar yaşındaki evrenimizin ilk dönemlerine bakıldığında, galaksilerin henüz tam anlamıyla olgunlaşmamış, küçük ve düşük kütleli olmaları bekleniyordu.

Ancak bu model ve beklenti, 2021 yılında JWST‘nin fırlatılmasıyla altüst oldu. Teleskobun elde ettiği veriler, evrenin bu erken döneminde zaten tam gelişmiş ve büyük galaksilerin var olduğunu gösterdi. Bu durum, kozmoloji alanında temel teorilerin sorgulanmasına yol açtı.

Sorumluları kara delik değil

Başlangıçta, bu dev galaksilerin büyüklüklerinin ve parlaklıklarının aktif kara deliklerden kaynaklanabileceği düşünülüyordu. Ancak yeni veriler, bu galaksilerin merkezlerinde aktif galaktik çekirdekler (AGN) bulunmadığını ortaya koydu. Bu da “Kırmızı Canavarlar”ın olağanüstü kütlelerinin ve hızlı yıldız oluşum oranlarının, doğrudan galaksilerin kendilerine özgü olduğunu işaret ediyor. Peki bu nasıl olabilir?

Cenevre Üniversitesi’ndeki (UNIGE) uluslararası bir ekip, yeni çalışmada JWST’nin FRESCO araştırmasından elde edilen verileri kullandı. FRESCO araştırmasından elde edilen veriler, bu galaksilerin z = 5 ile z = 9 arasında bir kırmızıya kayma değerine sahip olduğunu gösteriyor. Bu, ışıklarının Büyük Patlama’dan sadece 1 ila 1,5 milyar yıl sonra yola çıktığı anlamına geliyor. Kırmızıya kayma, ışığın evrenin genişlemesi nedeniyle uzayarak daha uzun dalga boylarına kaymasını ifade ediyor ve galaksilerin yaşını belirlemede kritik bir ölçüt olarak kullanılıyor.

Koşullarda farklılıklar var

Araştırmada, galaksilerin uzaklığını ve yıldız kütlelerini ölçmek için JWST’nin Yakın Kızılötesi Kamerası (NIRCam) kullanıldı. JWST’nin kızılötesi ışığı gözlemleme kabiliyeti, kozmik toz tarafından gizlenen bu galaksileri detaylı bir şekilde incelemeyi mümkün kılıyor.

Ekibin analiz ettiği 36 büyük kütleli kara deliğin büyük çoğunluğunun galaksi oluşum modelleriyle eşleştiği belirtilirken 3 tanesi “ultra-masif” olarak kategorize edildi ve bunlar alışılmadık derecede yüksek yıldız oluşum oranlarına sahipti. Araştırma ekibine göre, bu galaksilerde yıldızlar, evrenin daha sonraki dönemlerindeki galaksilere kıyasla iki ila üç kat daha verimli bir şekilde oluşuyor.

“Kırmızı Canavarlar”ın yıldız kütlelerinin büyüklüğü, mevcut gazın %50’sini yıldıza dönüştüren bir etkinlik oranını gerektiriyor. Oysa ki günümüz galaksilerinde bu oran genellikle %20 civarında. Bu, erken evrenin galaksi oluşumunu hızlandıran farklı koşullara sahip olduğunu gösteriyor.

Araştırmanın başyazarı Mengyuan Xiao, bu keşfin erken evrenin dinamiklerini anlamada devrim yarattığını belirtiyor: “Bu galaksileri daha derinlemesine incelemek, evrenin ilk dönemlerini şekillendiren koşullar hakkında yeni bilgiler sunacak. ‘Kırmızı Canavarlar’, erken evren dönemlerine ilişkin araştırmalarımızda yeni bir dönemin sadece başlangıcıdır.”

JWST ve Atacama Large Millimeter Array (ALMA) gibi ileri teknoloji teleskoplarla yapılacak gelecek gözlemler, bu devasa galaksilerin oluşumunun arkasındaki sırları daha da aydınlatabilir. Daha büyük örneklerle yapılacak çalışmalar, erken evrende bu kadar hızlı büyümeyi mümkün kılan gaz bolluğu, soğuma hızları ve diğer faktörlere ışık tutabilir.