Evrenin ilk zamanlarındaki o kozmik şafağı aydınlatan ilk kaynağın ne olduğu nihayet ortaya çıkmış olabilir.
Hubble ve James Webb Uzay Teleskoplarından elde edilen veriler, erken evrendeki serbest dolaşan fotonların kökeninin, galaksiler arası uzayı dolduran puslu hidrojen bulutunu temizleyerek ışık saçan küçük cüce galaksiler olduğunu gösteriyor.
Yapılan bu araştırmayla ilgili detaylar, 2024 Şubat ayında bilimsel bir yayında paylaşıldı.
Konuyla ilgili açıklama yapan astrofizikçiler, bu keşfin, erken evrenin evriminde ultra-soluk galaksilerin oynadığı kritik rolü gözler önüne serdiğini belirtiyor. Bu galaksilerin, kozmik yeniden iyonizasyon sırasında nötr hidrojeni iyonize plazmaya dönüştüren iyonlaştırıcı fotonlar ürettiği ve bu sayede düşük kütleli galaksilerin evrenin tarihini şekillendirmesindeki öneminin altını çizdiği ifade ediliyor.
Evrenin başlangıcında, Büyük Patlama'dan sadece dakikalar sonra, uzay sıcak ve yoğun bir iyonize plazma bulutuyla kaplıydı. Bu buluttan geçebilecek kadar az ışık vardı ve serbest elektronlara çarparak dağılıyor, bu da evreni karanlık hale getiriyordu.
Evren soğudukça, yaklaşık 300.000 yıl sonra, protonlar ve elektronlar birleşerek nötr hidrojen (ve az miktarda helyum) gazı oluşturdular.
Bu nötr gaz ortamı ışığın çoğu dalga boyunun geçmesine izin veriyordu, ancak ışık kaynakları neredeyse hiç yoktu. İşte bu hidrojen ve helyumdan ilk yıldızlar doğdu.
Bu ilk yıldızlar, gazı yeniden iyonize edecek kadar güçlü radyasyon yayarak elektronları çekirdeklerinden ayırdılar. Ancak bu noktada evren o kadar genişlemişti ki gaz seyrelmişti ve ışığın dışarıya sızmasını engelleyemiyordu.
Büyük Patlama'dan yaklaşık 1 milyar yıl sonra, kozmik şafağın sona ermesiyle evren tamamen yeniden iyonize olmuştu. Yani ışıklar yanmıştı!
Ancak kozmik şafın kendisi puslu, uzak ve zamanın ötesinde olduğu için bu sürecin kaynağını görmek zor oluyordu.
Bilim insanları, bu temizliği sağlayan kaynağın güçlü olması gerektiğini düşünüyorlardı. Örneğin, etraflarında dönen maddeyi yiyerek ışık yayan devasa karadelikler veya yıldız oluşumunun yoğun olduğu büyük galaksiler (bebek yıldızlar bol miktarda morötesi ışık üretir) gibi.
James Webb Uzay Teleskobu, tam da bu kozmik şafağın derinliklerine bakmak ve orada neler olduğunu anlamak için tasarlandı. Teleskop, evrenimizin oluşumundaki bu kritik dönem hakkında birçok sürpriz ortaya çıkardı.
Şaşırtıcı bir şekilde, teleskobun gözlemleri artık yeniden iyonizasyonun kilit oyuncularının cüce galaksiler olduğunu öne sürüyor.
Fransız Astrofizik Enstitüsü'nden astrofizikçi Hakim Atek liderliğindeki uluslararası bir ekip, Hubble verileriyle desteklenen Abell 2744 adlı bir galaksi kümesi üzerine JWST verilerini inceledi.
Abell 2744 o kadar yoğundur ki etrafındaki uzay-zamanı büker ve bir kozmik mercek oluşturur. Bu sayede, o uzay-zamandan geçen uzak ışık büyütülür. Bu durum, araştırmacıların kozmik şafağa yakın minik cüce galaksileri görmesini sağladı.
Ardından, bu minik galaksilerin ayrıntılı spektrumlarını elde etmek için JWST'yi kullandılar. Analizleri, bu cüce galaksilerin sadece erken evrendeki en bol galaksi türü olmakla kalmayıp, aynı zamanda beklenenden çok daha parlak olduklarını ortaya koydu.
Aslında, ekibin araştırması, cüce galaksilerin büyük galaksileri 100'e 1 oranında geride bıraktığını ve toplu ışık çıktılarının, daha büyük galaksiler için varsayılan iyonlaştırıcı radyasyonun dört katı olduğunu gösteriyor.
Bu küçük boyutlarına rağmen, bu düşük kütleli galaksiler bol miktarda enerjik radyasyon üretiyor ve bu dönemdeki bollukları o kadar fazladır ki toplu etkileri evrenin tüm durumunu değiştirebilir.
Bu, yeniden iyonizasyonun arkasındaki güç için elde edilen en iyi kanıt olsa da, üzerinde daha fazla çalışılması gereken yönleri var. Araştırmacılar gökyüzünün küçük bir bölümüne baktılar ve örneklerinin sadece cüce galaksilerin olağanüstü bir kümesi olup olmadığını değil, kozmik şafaktaki tüm popülasyonun temsili bir örneği olup olmadığını teyit etmeleri gerekiyor.
Erken galaksi popülasyonlarının daha geniş bir örneğini elde etmek için gökyüzünün daha fazla kozmik mercek bölgesini incelemeyi amaçlıyorlar. Ancak bu tek örnek üzerinden bile sonuçlar son derece heyecan verici. Bilim insanları, yeniden iyonizasyon sorularına cevap arayışında uzun bir süredir uğraşıyor ve şimdi bu pusun dağılmasının eşiğindeyiz.
Bu çalışma, evrenimizin başlangıcının evrimsel tarihini haritalama çabalarımızda cevaplamamız gereken daha heyecan verici soruları da beraberinde getiriyor.
Araştırma, Nature dergisinde yayımlandı.
