James Webb Uzay Teleskobu'nun (JWST) Temmuz 2022'de bilimsel gözlemlere başlamasıyla evrene yepyeni bir pencere açıldı. JWST, diğer teleskopların hiçbirinin ulaşamadığı kadar zamanın derinliklerine baktı ve birçok sürprizle karşılaştı.
Bu sürprizlerden biri, güçlü uzay teleskobunun Büyük Patlama'dan yalnızca 600 milyon yıl sonrasına kadar tespit ettiği eski ve soluk nesneler olan "Küçük Kırmızı Noktalar"dı (LRD).
JWST, 300'den fazla LRD tespit etti ve parlaklıkları devasa yıldız kütlelerine işaret ediyordu. İlk düşünceler bu nesnelerin galaksiler olduğunu öne sürse de, herkes aynı fikirde değildi ve birçok soru işareti vardı. Bu kadar erken bir dönemde bu kadar çok LRD'nin varlığı, erken evrene dair anlayışımızla çelişiyordu.
Tüm bilim insanlarının üzerinde hemfikir olduğu tek şey, bu nesnelerin evrenin bugünkü haline büyümesi ve evrimleşmesini anlamak için temel öneme sahip olduğudur.
İlk çalışmalar, LRD'lerin merkezlerinde süper kütleli kara delikler bulunan aktif galaksi çekirdekleri (AGN) olduğunu gösteriyordu. Bu, muhtemelen nesneleri çevreleyen devasa miktarda gaz ve tozun neden olduğu belirgin kırmızı rengi açıklayabilirdi.
Ancak diğer açılardan AGN'lere benzemiyorlardı. Tespit edilebilir X-ışınları yaymıyorlardı, kızılötesinde düz bir spektruma sahiptiler ve çok az değişkenlik gösteriyorlardı.
Yeni araştırmalar, LRD'lerin aslında galaksiler değil, Süper Kütleli Yıldızlar (SMS) adı verilen varsayımsal bir yıldız türü olduğunu öne sürüyor. Gökbilimciler, SMS'lerin süper kütleli kara delik tohumlarının oluşumunda kritik ara aşamalar olduğunu düşünüyor. Bu süper kütleli kara delikler, erken evrende gözlemlenen kuazarları besliyor.
Araştırmacılar, LRD'lerin gerçekten ilkel SMS olup olmadığı hipotezini niceliksel olarak test etmeye girişti. Yaklaşık 10^6 güneş kütlesine sahip SMS'lerin, erken evrende oluşabildiği ve erken kara delikler yaratan süpernova olarak patladığı düşünülüyor. Bu kara delikler, mevcut teorilere göre var olmamaları gereken bir zamanda, bu kadar erken süper kütleli kara deliklerin neden bulunduğunu açıklayabilir.
LRD'ler, süper kütleli kara delik tohumlarının kendileri olabilir. Yaklaşık 10^6 güneş kütlesine sahip bir SMS'in ayrıntılı atmosfer modellerini ve metaller içermeyen popülasyon 3 yıldızlarını geliştirdiler. Bu, LRD'lerin gözlemlenen özelliklerini açıklayabiliyordu. Simüle edilmiş SMS'ler, LRD'lerin parlaklığıyla eşleşti ve spektral özellikler de uyumluydu.
Araştırmacılar, modellerinin temel bir testinin, LRD'lerin gözlemlenen spektrumlarını yeniden üretebilme yeteneği olduğunu açıklıyor. Çalışmaları için bilimsel literatürde önemli yer tutan MoM-BH*-1 ve The Cliff adındaki iki LRD'ye odaklandılar.
LRD spektrumlarının tanımlayıcı bir özelliğinin, diğer Balmer çizgileriyle birlikte güçlü, geniş bir Hβ emisyon çizgisinin varlığı olduğunu belirtiyorlar. Bunların, SMS'lerin etrafındaki geniş yoğun fotofere neden olduğunu söylüyorlar.
Araştırmacılar, çalışmalarının, Popülasyon 3 süper kütleli yıldızların (SMS), Küçük Kırmızı Noktalar (LRD) olarak bilinen gizemli nesne sınıfının merkezi motorları olarak hizmet edip edemeyeceğine dair ilk prensip araştırması olduğunu belirtiyor.
10^6 güneş kütlesine sahip SMS'lerin LRD'lerin parlaklığıyla eşleştiğini gösterdiler. SMS'in etrafındaki genişleyen bir yıldız fotofereinin, LRD'lerde görülen V şeklinde Balmer kırılmasını açıklayabileceğini ve SMS spektrumlarının LRD'lerin gözlemlenen spektrumlarıyla eşleştiğini gösterdiler.
Sonuç olarak, SMS modellerinin LRD'ler için dikkat çekici derecede basit ve kendi içinde tutarlı bir fiziksel resim sunduğunu belirtiyorlar. LRD'lerin aktif galaksi çekirdekleri olduğunu gösteren diğer modeller ayrı ayrı emisyon, soğurma ve süreklilik bileşenleri gerektirirken, onlarınki birleşik bir köken sunuyor. Bu, en az unsur içeren açıklamalar aramamızı teşvik eden Ockham'ın Usturası ile uyumludur.
Tek bir çalışma her şeyi kesin olarak kanıtlamasa da, bu çalışma daha derin araştırmalar için zemin hazırlıyor. Araştırmacılar, sonuç bölümünde gelecek çalışmaların buradaki temelin üzerine inşa edilmesi gerektiğini belirtiyor.
Küçük Kırmızı Noktalar'ı gözlemlemek son derece zordur ve JWST'nin yeteneklerinin sınırında yer alırlar. Bir gün JWST'nin daha güçlü bir halefi olsa da, şimdilik bilim insanları ellerindekilerle çalışmak zorundalar.
Eğer Küçük Kırmızı Nokta galaksilerinin aslında galaksiler değil de, günümüzün süper kütleli kara deliklerinin öncüleri olan süper kütleli yıldızlar olduğu kanıtlanırsa, astronomideki en büyüleyici sorulardan birine cevap bulmuş olacağız. Bilim insanları LRD'lerin aslında SMS olduğu iddiasını sürdürebilirler, ancak bunu ancak gelecekte onaylayabilirler.
