Tarihin başlangıcına dair en büyük gizemlerden biri, süper kütleli kara deliklerin (SKBD) doğuşuydu. James Webb Uzay Teleskobu'nun (JWST) bu konuyu aydınlatması hedefleniyordu. Yirmi yılı aşkın süredir gökbilimciler, bu devasa kütlelerin (milyonlarca ila milyarlarca güneş kütlesi) Büyük Patlama'dan henüz bir milyar yıl sonra nasıl var olabildiğini çözmeye çalışıyordu. En yaygın kabul gören kozmolojik modeller, kara deliklerin normal oluşum ve birleşme süreçleriyle bu kadar kısa sürede oluşması için yeterli zaman olmadığını gösteriyordu.
Son gözlemler, SKBD'lerin tohumlarının doğrudan kozmik gaz bulutlarının çökmesinden oluştuğu hipotezini desteklemeye başladı. Bu doğrudan çökme kara delikleri (DCBH) olarak biliniyor. Tek alternatif ise, erken Evren'de var olmuş ve geride devasa kara delikler bırakmış kütleli yıldızların (Popülasyon III yıldızları) bulunmasıydı.
Uluslararası bir ekip, JWST'yi kullanarak erken Evren'de 1.000 ila 10.000 güneş kütlesinde devasa yıldızların varlığına dair ilk kanıtları buldu. Bu yıldızlar, 'canavar yıldızlar' olarak adlandırılıyor.
Ekip, GS 3073 galaksisindeki kimyasal izleri inceledi. Bu galaksi ilk olarak 2022'de keşfedilmişti. Keşif ekibi, bilinen hiçbir yıldız veya yıldız patlamasıyla açıklanamayacak derecede yüksek bir azot-oksijen oranına (0.46) dikkat çekmişti. Bu durum, Evren'deki ilk yıldızların, yani Popülasyon III'ün, Büyük Patlama'dan birkaç yüz milyon yıl sonra soğuk gazın türbülanslı akışlarından oluştuğu teorisini ortaya atmalarına neden olmuştu.
Ayrıca, GS 3073'ün merkezinde aktif olarak beslenen bir kara delik içerdiği ve bunun bu 'canavar yıldızlardan' birinin kalıntısı olabileceği belirtildi. Bu tür bir yıldızsal nesnenin varlığı, Webb'in Büyük Patlama'dan 1 milyar yıldan kısa bir süre sonra var olan birden fazla kuazarı tespit etmesini açıklayabilir.
Aktif Galaktik Çekirdekler (AGN) olarak da bilinen bu olgu, galaksilerin merkezindeki SKBD'ler tarafından tetiklenir. Bu kara delikler, içine düşen gaz ve tozu ışık hızına yakın hızlara çıkarır. Bu süreç, muazzam miktarda enerji salınımına neden olarak galaksinin çekirdek bölgesinin geçici olarak diskteki tüm yıldızlardan daha parlak olmasını sağlar.
Bu teoriyi test etmek için, ekip 1.000 ila 10.000 güneş kütlesindeki yıldızların evrimini ve ürettikleri kimyasalları modelledi. Bu sayede GS3073'te gözlemlenen azot-oksijen oranını açıklayabilecek belirli bir mekanizma belirlediler.
Bu mekanizma, devasa yıldızların çekirdeklerinde helyumu kaynaştırarak karbon üretmesiyle başlıyor. Bu karbon, hidrojenin kaynaştığı çevre kabuğa sızıyor. Orada karbon, hidrojenle birleşerek azotu oluşturuyor. Azot, konveksiyon akıntılarıyla yıldız boyunca dağılıyor ve sonunda uzaya salınıyor.
Bu süreç, helyum çekirdekte kaynaştığı sürece devam ederek, çevredeki gaz bulutunu zenginleştiriyor. Ekibin modeli ayrıca, bu devasa yıldızların yaşamlarının sonunda süpernovalar olarak patlamadığını, aksine günümüzde gözlemlenen SKBD'lerin 'tohumları' olan devasa kara deliklere dönüştüğünü öne sürüyor.
Bu azot imzalarının, bu kütle aralığının dışındaki daha küçük veya daha büyük yıldızlarda meydana gelmediğini de buldular. Doğrulanması halinde, bu yıldızlar Webb'in önceki gözlemlerinden ortaya çıkan iki gizemi açıklayacak.
Dahası, bu bulgular Evren'in Büyük Patlama'dan 380.000 yıl ile 1 milyar yıl arasındaki dönemine dair yeni bilgiler sunuyor. Bu döneme 'Kozmik Karanlık Çağlar' deniyor.
Bu kozmik dönem, yakın zamana kadar gökbilimciler için erişilemezdi çünkü bu dönemden gelen ışık, günümüzdeki geleneksel araçların gözlemlemesi için fazla zayıftı ve JWST gibi gelişmiş kızılötesi optik gerektiriyordu. Araştırmacılar, gelecekteki taramalarda benzer azot fazlalığına sahip daha fazla galaksinin ortaya çıkacağını ve bilim insanlarının devasa yıldızların potansiyel varlığını daha fazla araştırmasına olanak tanıyacağını öngörüyor.
Ekip üyelerinden biri, bu keşfin 20 yıllık bir kozmik gizemi çözmeye yardımcı olduğunu belirtti. GS 3073 ile bu devasa yıldızların varlığına dair ilk gözlemsel kanıta sahip olduklarını ekledi. Bu kozmik devlerin kısa bir süre parlak bir şekilde yanıp daha sonra devasa kara deliklere çöktüğünü ve milyarlarca yıl sonra tespit edebildiğimiz kimyasal izler bıraktığını söyledi.
Adeta Dünya'daki dinozorlar gibiydiler; devasa ve ilkel. Ve kısa ömürlüydüler, sadece çeyrek milyon yıl yaşadılar; kozmik bir göz kırpması kadar kısa.
