James Webb Uzay Teleskobu (JWST) kullanan gökbilimciler, bugüne kadar gözlemlenen en uzak (ve dolayısıyla evrenin en erken dönemlerine ait) devasa "ölü" galaksiyi keşfetti. Bu keşif, galaksilerin evrende önceden düşünülenden çok daha erken dönemlerde "öldüğünü" gösteriyor.
Bir galaksinin "ölümü", yoğun yıldız oluşumunun yavaşlaması veya tamamen durması anlamına geliyor. Bu durum, galaksinin büyümesini engelliyor. Bu tür ölü galaksiler bilimsel olarak "durgun" veya "sönükleşmiş" olarak adlandırılıyor. JWST tarafından görülen erken dönem ölü galaksiler, devasa, sıcak, genç mavi yıldızlardan yoksun olmaları ve yaşlı, küçük kırmızı yıldızları bolca barındırmaları nedeniyle "kırmızı ve ölü" galaksiler olarak da tanımlanıyor.
RUBIES-UDS-QG-z7 olarak adlandırılan bu yeni rekortmen galaksiden gelen ışık, bize ulaşmak için 13 milyar yıl yol kat etti. Bu, JWST'nin onu Büyük Patlama'dan sadece 700 milyon yıl sonraki haliyle gördüğü anlamına geliyor. Bu durum, onu 13,8 milyar yaşındaki evrenin bebeklik döneminde görülen ilk "devasa durgun galaksi" (MQG) yapıyor.
Araştırma ekibinden yapılan açıklamada, "Güneş'in kütlesinin 15 milyar katı kadar yıldız oluşturduktan sonra, evren henüz 700 milyon yaşındayken yıldız oluşturmayı durduran bir galaksi keşfettik. Bu, RUBIES-UDS-QG-z7'yi bugüne kadar bilinen en uzak devasa durgun galaksi yapıyor" denildi.
Bu keşif, galaksilerin nasıl evrimleştiğine ve nihayetinde yıldız doğumunun durmasıyla büyümeyi nasıl bıraktığına dair mevcut modellerimize meydan okuyabilir.
Araştırmacılar, "Gözlem, bazı galaksilerin evren sadece 700 milyon yaşındayken yıldız oluşturmayı bıraktığını ima ediyor. Şimdiye kadar, modeller ve simülasyonlar bu türden çok az nesne içeriyordu; RUBIES-UDS-QG-z7'nin varlığının öne sürdüğünden 100 kat daha az. Bu, erken evrendeki galaksilerde yıldız oluşumunu ve sonlanmasını düzenleyen fiziksel süreçlerin ve mekanizmaların yeniden gözden geçirilmesi gerekebileceği anlamına geliyor" diye ekliyor.
Hızlı Yaşa, Genç Öl
Durgun galaksiler, Samanyolu'nun yakın çevresinde oldukça yaygındır. Bu beklenen bir durumdur, çünkü ne kadar uzağa bakarsak, zamanda o kadar geriye gideriz. Dolayısıyla, yerel devasa galaksilerin yıldız oluşturmaya başlamak, muazzam kütlelere ulaşmak ve ardından yıldız yapımı için gereken gaz ve tozu tüketerek sönükleşmek için bolca zamanı olmuştur. Daha uzaktaki galaksilerin ise hâlâ yıldız doğurma gençliklerini yaşadıklarını bekleriz.
Ancak JWST zamanda giderek daha geriye gittikçe, daha erken dönemlere ait devasa durgun galaksiler keşfetmeye başladı. Bu "kırmızı ve ölü" galaksilerden birkaçı, Büyük Patlama'dan 1,2 milyar yıl sonra gibi erken bir tarihte bulunmuştu. "RUBIES" (Kırmızı Bilinmeyenler: Parlak Kızılötesi Galaksi Dışı Araştırma) programının bir parçası olarak keşfedilen RUBIES-UDS-QG-z7, devasa durgun galaksilerin tespitini 500 milyon yıl daha geriye taşıyor.
Araştırmacılar, "Evrenin erken dönemlerinde gözlemlenen devasa galaksilerin yıldızlarını oluşturmak için çok sınırlı bir zamanı vardı. Bu, hızlı ve verimli bir şekilde oluşmuş olmaları gerektiği anlamına geliyor, bu da galaksi oluşumu ve büyümesiyle ilgili teorileri ve modelleri sınırlamamıza ve bazı durumlarda hatta sorgulamamıza yardımcı oluyor" diyor. "Ancak RUBIES-UDS-QG-z7 sadece devasa değil, aynı zamanda onu gözlemlediğimizden 50 ila 100 milyon yıl önce yıldız oluşturmayı durdurmuş, oysa bu dönemlerdeki normal galaksiler hala yıldız oluşumu yoluyla yıldız kütlelerini artırıyor."
RUBIES-UDS-QG-z7'nin kütlesi ve yeniden yapılandırılan oluşum geçmişi, galaksi için nispeten verimli bir yıldız oluşumunu düşündürüyor. Bu durum, mevcut yıldız oluşumu modelleriyle doğrudan çelişmiyor.
"Galaksi çok kompakt ve çok miktarda gaz ve tozun (yıldız oluşumunun yakıtı) küçük bir hacme çöküp toplandığı, yıldızların uzun bir süre boyunca veya birden fazla patlamayla hızlı ve verimli bir şekilde oluşabildiği bir nesne örneği olabilir" diye açıklıyorlar. "RUBIES-UDS-QG-z7'yi öne çıkaran şey, yıldız oluşturmayı bu kadar erken durdurmuş olması."
Bu devasa durgun galaksi, JWST tarafından görülen diğer erken dönem nesnelerden hızlı ölümü dışındaki yönleriyle de ayrılabilir.
Araştırmacılar, "JWST görüntülerinde RUBIES-UDS-QG-z7, JWST ile keşfedilen ve 'Küçük Kırmızı Noktalar' olarak adlandırılan nesnelere benziyordu. Bu nesnelerin çoğunun güçlü emisyon çizgilerine sahip olduğu ve/veya aktif galaktik çekirdek (AGN) belirtileri gösterdiği ortaya çıktı. Dolayısıyla, Küçük Kırmızı Noktalardan gözlemlediğimiz ışığın en azından iyi bir kısmı aslında yıldızlardan ziyade madde yutan süper kütleli kara deliklerden kaynaklanıyor olabilir" diyor.
Ancak ekip, RUBIES-UDS-QG-z7'nin bir aktif galaktik çekirdek belirtisi göstermediğini, yani ışığının tamamen yıldızlardan geldiğini, beslenen bir kara deliğin etrafındaki şiddetli koşullardan kaynaklanmadığını ekliyor.
"Bu durum, hem oldukça yüksek kütlesini hem de durgunluğunu ima ediyor ki her ikisi de büyük bir sürpriz oldu. Şimdiye kadar araştırdığımız tüm JWST verilerinde bu türden yalnızca bir nesne bulduk."
Ekip, bu bulgudan yola çıkarak RUBIES-UDS-QG-z7 gibi galaksilerin yaklaşık 1 milyon galakside bir oranında bulunması gerektiğini hesapladı.
"Ancak bu oldukça belirsiz, çünkü şimdiye kadar taradığımız gökyüzünün küçük bir parçasında bir tane bulmakla ne kadar şanslı olduğumuzu bilmiyoruz. Umarız JWST'nin daha uzun yıllar veri almasıyla gökyüzünün daha geniş alanlarını arayabilir ve RUBIES-UGD-QG-z7 gibi galaksilerin gerçekte ne kadar yaygın olduğu hakkında daha iyi bir fikir edinebiliriz."
Bu galaksinin daha yüksek çözünürlüklü ve daha derin spektroskopi görüntülemesi, çeşitli elementlerin bolluğunu ortaya çıkarabilir, bu da RUBIES-UDS-QG-z7'nin oluşum geçmişini daha iyi anlamaya yardımcı olacaktır.
"JWST gözlemlerinin yaklaşan döngüsünde bu galaksi hakkında daha fazla veri alacağız. Özellikle daha yüksek çözünürlüklü spektroskopi verileri bekleniyor."
JWST'nin RUBIES-UDS-QG-z7'yi incelemek için Dünya'nın en büyük radyo teleskop projesi olan ve Şili'nin kuzeyindeki Atacama Çölü bölgesinde bulunan 66 antenden oluşan Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi'nden (ALMA) yardıma ihtiyacı olabilir.
Araştırmacılar, "ALMA teleskobundan daha uzun ışık dalga boylarında elde edilecek veriler, galaksinin gaz ve toz içeriği hakkında bize doğrudan bilgi verebilir ki bu da geçmiş ve gelecek yıldız oluşum tarihiyle yakından ilişkilidir" diyor.
Ekibin araştırması, hakemli bir bilimsel dergide yayınlandı.
