Evrenin karanlık ve şekilsiz ilk dönemlerinde ışığı neyin getirdiğini artık biliyoruz.
Hubble ve James Webb Uzay Teleskopları'ndan elde edilen verilere göre, kozmik şafağın ilk zamanlarındaki serbestçe dolaşan fotonların kökeni, canlanan ve galaksiler arası uzayı dolduran bulanık hidrojen sisini temizleyen küçük cüce gökadalardı. Bu çığır açan araştırma, evrenin erken evrimindeki kilit bir rolü gözler önüne seriyor.
Evrenin başlangıcında, Büyük Patlama'dan sonraki ilk birkaç dakika içinde uzay, sıcak, yoğun bir iyonize plazma sisiyle doluydu. Var olan az sayıdaki ışık bile bu sisi geçemezdi; fotonlar serbest elektronlardan saçılarak evreni etkili bir şekilde karanlık hale getiriyordu.
Evren soğudukça, yaklaşık 300.000 yıl sonra, protonlar ve elektronlar bir araya gelerek nötr hidrojen (ve biraz da helyum) gazı oluşturmaya başladı. Işığın çoğu dalga boyu bu nötr ortamdan geçebiliyordu, ancak bunu üretecek çok az ışık kaynağı vardı. İşte bu hidrojen ve helyumdan ilk yıldızlar doğdu.
Bu ilk yıldızlar, elektronları çekirdeklerinden ayırıp gazı yeniden iyonize edecek kadar güçlü radyasyon yaydı. Ancak bu noktada evren o kadar genişlemişti ki gaz seyrelmişti ve ışığın yayılmasını engelleyemiyordu.
Büyük Patlama'dan yaklaşık 1 milyar yıl sonra, kozmik şafak olarak bilinen dönemin sonunda, evren tamamen yeniden iyonize olmuştu. İşte o zaman "ışıklar yandı".
Ancak kozmik şafakta bu kadar çok bulanıklık olduğu ve zaman ve uzay boyunca bu kadar sönük ve uzak olduğu için, oradaki şeyleri görmek zordu.
Bilim insanları, bu temizliğin çoğundan sorumlu kaynakların güçlü olması gerektiğini düşünüyordu - örneğin, birikimleri parıldayan ışık üreten devasa kara delikler ve yıldız oluşumu sancıları çeken büyük gökadalar (yeni doğan yıldızlar bol miktarda UV ışığı üretir).
James Webb Uzay Teleskobu (JWST), kısmen kozmik şafağa bakmak ve orada neyin gizlendiğini görmeye çalışmak için tasarlandı. Evrenimizin oluşumundaki bu kritik zaman dilimi hakkında her türlü sürprizi ortaya çıkararak çok başarılı oldu. Şaşırtıcı bir şekilde, teleskobun gözlemleri şimdi yeniden iyonizasyondaki kilit oyuncunun cüce gökadalar olduğunu gösteriyor.
Hubble verileriyle desteklenen uluslararası bir ekip, Abell 2744 adlı bir gökada kümesi üzerindeki JWST verilerine başvurdu. Abell 2744 o kadar yoğundur ki, uzay-zaman onun etrafında bükülerek kozmik bir mercek oluşturur; bu uzay-zaman boyunca bize doğru hareket eden herhangi bir uzaktaki ışık büyütülür. Bu, araştırmacıların kozmik şafağa yakın minik cüce gökadaları görmelerini sağladı.
Ardından, bu küçük gökadaların detaylı spektrumlarını elde etmek için JWST'yi kullandılar. Analizleri, bu cüce gökadaların yalnızca erken evrendeki en yaygın gökada türü olmadığını, aynı zamanda beklenenden çok daha parlak olduklarını ortaya koydu.
Aslında, ekibin araştırması, cüce gökadaların sayısının büyük gökadalardan 100'e 1 oranında fazla olduğunu ve bunların toplam çıktısının, daha büyük gökadalar için genellikle varsayılan iyonize edici radyasyonun dört katı olduğunu gösteriyor.
Bu "kozmik santraller" toplu olarak işi yapmak için fazlasıyla yeterli enerji yayıyorlar. Küçük boyutlarına rağmen, bu düşük kütleli gökadalar enerjik radyasyonun üretken kaynaklarıdır ve bu dönemdeki bollukları o kadar fazladır ki, toplu etkileri evrenin tüm durumunu değiştirebilir.
Bu, yeniden iyonizasyonun arkasındaki gücün şimdiye kadarki en iyi kanıtı, ancak yapılması gereken daha çok iş var. Araştırmacılar gökyüzünün sadece küçük bir bölümüne baktılar; örneklerinin sadece anormal bir cüce gökada kümesi olmadığından, ancak kozmik şafaktaki tüm popülasyonun temsili bir örneği olduğundan emin olmaları gerekiyor.
Daha geniş bir erken galaksi popülasyonu örneği elde etmek için gökyüzünün daha fazla kozmik mercek bölgesini incelemeyi planlıyorlar. Ancak sadece bu tek örnek bile, sonuçlar inanılmaz derecede heyecan verici. Bilim insanları yeniden iyonizasyon hakkındaki cevapların peşindeydiler ve şimdi sisin dağılmasının eşiğindeyiz.
JWST ile artık bilinmeyen bir bölgeye girdik. Bu çalışma, başlangıcımızın evrimsel tarihini haritalama çabalarımızda cevaplamamız gereken daha heyecan verici soruları ortaya çıkarıyor.
Araştırma, saygın bir bilim dergisinde yayınlandı.
