Sonunda tarihin şafağında ışıkları neyin yaktığını biliyoruz: ScienceAlert

Nihayet erken evrenin karanlık, şekilsiz boşluğuna neyin ışık getirdiğini biliyoruz.

Hubble ve James Webb Uzay Teleskoplarından elde edilen verilere göre, erken evrenin şafağında serbest uçan fotonların kökenleri, galaksiler arası alanı dolduran bulanık hidrojen sisini temizleyerek yaşamın ateşlendiği küçük cüce galaksilerdi. Yeni kağıt Araştırma şubat ayında yayınlandı.

“Bu keşif, aşırı sönük galaksilerin erken evrenin evriminde oynadığı hayati rolü ortaya koyuyor.” Astrofizikçi Irina Chemerinska şunları söyledi: Paris’teki Astrofizik Enstitüsü’nden.

“Kozmik yeniden iyonlaşma sırasında nötr hidrojeni iyonize plazmaya dönüştüren iyonlaştırıcı fotonlar üretiyorlar. Bu, evrenin tarihini şekillendirmede düşük kütleli galaksileri anlamanın önemini vurguluyor.”

Evrenin başlangıcında, Büyük Patlama’dan dakikalar sonra uzay kalın bir iyonize plazma sisiyle doluydu. Ne kadar az ışık varsa bu sisin içinden geçebilirdi; Aksine, fotonlar etrafta dolaşan serbest elektronlardan saçılarak evreni etkili bir şekilde karanlık hale getirecekti.

Yaklaşık 300.000 yıl sonra evren soğudukça protonlar ve elektronlar bir araya gelerek nötr hidrojen gazı (ve bir miktar helyum) oluşturmaya başladı. Işığın çoğu dalga boyu bu nötr ortama nüfuz edebildi, ancak onu üretecek çok az ışık kaynağı vardı. Ancak bu hidrojen ve helyumdan ilk yıldızlar doğdu.

Bu ilk yıldızlar, elektronları çekirdeklerinden ayıracak ve gazı yeniden iyonlaştıracak kadar güçlü bir radyasyon yaydı. Ancak bu noktada evren o kadar genişledi ki gaz yayıldı ve artık ışığın parlamasını engelleyemedi. Kozmik şafak olarak bilinen dönemin sonu olan Büyük Patlama’dan yaklaşık bir milyar yıl sonra evren tamamen yeniden iyonlaştı. Tada! Işıklar açıldı.

Ancak kozmik şafakta çok fazla bulanıklık olduğundan ve zaman ve mekana göre çok zayıf ve uzak olduğundan, orada ne olduğunu görmekte zorluk yaşadık. Bilim adamları, bu bulanıklığın çoğundan sorumlu olan kaynakların güçlü olması gerektiğini düşündüler; örneğin, birikimleri parlak ışık üreten devasa kara delikler ve yıldız oluşumunun ortasındaki devasa galaksiler (bebek yıldızlar çok fazla morötesi radyasyon üretir).

James Webb Teleskobu kısmen evrenin doğuşuna bakmak ve orada neyin saklandığını anlamaya çalışmak için tasarlandı. Evrenimizin şekillenmesindeki bu kritik döneme ilişkin her türlü sürprizi ortaya çıkaran büyük bir başarıydı. Şaşırtıcı bir şekilde, teleskop gözlemleri artık cüce galaksilerin yeniden iyonlaşmada ana aktörler olduğunu gösteriyor.

Paris’teki Astrofizik Enstitüsü’nden astrofizikçi Hakim Atiq liderliğindeki uluslararası bir ekip, Hubble’dan alınan verilerle desteklenen, Abell 2744 adlı bir gökada grubu hakkında James Webb Telescope’un verilerine başvurdu. Abell 2744 o kadar yoğun ki uzay-zaman onun etrafında bükülerek kozmik bir mercek oluşturuyor. Bu uzay-zamanda bize ulaşan herhangi bir uzak ışık büyütülür. Bu, araştırmacıların kozmik şafağa yakın küçük cüce galaksileri görmesine olanak sağladı.

Daha sonra bu küçük gökadaların ayrıntılı spektrumlarını elde etmek için James Webb Teleskobu’nu kullandılar. Analizleri, bu cüce gökadaların yalnızca erken evrendeki en bol gökada türü olmakla kalmayıp, aynı zamanda beklenenden çok daha parlak olduklarını ortaya çıkardı. Aslında ekibin araştırması, cüce galaksilerin sayısının büyük galaksilerden 100’e bir oranında daha fazla olduğunu ve bunların toplam çıktısının, normalde daha büyük galaksiler için varsayılan iyonlaştırıcı radyasyonun dört katı olduğunu gösteriyor.

“Birleşik olarak bu kozmik güçler, görevi gerçekleştirmek için fazlasıyla enerji yayıyor.” Atik dedi ki“Küçük boyutlarına rağmen, bu düşük kütleli galaksiler muazzam miktarlarda enerjik radyasyon üretiyorlar ve bu dönemdeki bollukları o kadar büyük ki, kolektif etkileri evrenin tüm durumunu değiştirebilir.”

Bu, yeniden iyonlaşmanın ardındaki güce dair şimdiye kadarki en iyi kanıt, ancak yapılacak daha çok iş var. Araştırmacılar gökyüzünün küçük bir parçasına baktılar; Seçtikleri örneğin yalnızca anormal bir cüce gökada topluluğu değil, evrenin başlangıcındaki tüm popülasyonu temsil ettiğinden emin olmaları gerekiyor.

Bilim insanları, erken gökada kümelerinin daha geniş bir örneğini elde etmek için gökyüzündeki daha fazla kozmik mercek bölgesini incelemeyi planlıyor. Ancak sonuçlar yalnızca bu örnek için çok ilginç. Bilim insanları, bunu bildiğimizden beri yeniden iyonlaşmanın cevabını arıyorlar. Ve sonunda sisi kaldırmak üzereyiz.

“Artık JWST ile keşfedilmemiş bir bölgeye girdik.” dedi astrofizikçi Thimya Nanayakkara Avustralya’daki Swinburne Teknoloji Üniversitesi’nden.

“Bu çalışma, başlangıcımızın evrimsel tarihini çizme çabalarımızda cevaplamamız gereken daha heyecan verici soruları ortaya çıkarıyor.”

Araştırma şu tarihte yayınlandı: doğa.

Bu makalenin orijinal versiyonu Mart 2024’te yayınlandı.