Gökbilimciler, Büyük Patlama'dan yalnızca 800 milyon yıl sonra gerçekleşen ve en az beş galaksiyi birleştiren, son derece nadir bir sistemi keşfetti. Bu dikkat çekici keşif, James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ve Hubble Uzay Teleskobu verileri kullanılarak yapıldı.
Galaksi birleşmeleri, evrenin erken dönemlerindeki galaksi oluşumunda önemli bir rol oynar. Yaygın olarak görülmese de, tipik olarak iki galaksiyi içeren birleşme sistemleri gerçekleşir. Ancak, JWST'nin Beşlisi olarak adlandırılan yeni keşfedilen bu birleşme, en az beş galaksi ve 17 galaksi kümesi içeriyor.
Çalışmanın baş yazarı ve Teksas A&M Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı olan Weida Hu, "Beş fiziksel olarak bağlı galaksiyi içeren böyle bir sistem bulmak, hem mevcut simülasyonlarda hem de gözlemlerde son derece nadirdir. Hatta [çoklu galaksi birleşmesi] tespit etme olasılığı oldukça düşüktür, bu da bu sistemi bu kadar erken tespit etmiş olmamızın 'şanslı' olma olasılığını artırıyor" dedi.
Bu galaksiler, ışıklarında belirgin imzaları olan, özellikle yeni yıldızların oluşumunun göstergesi olan hidrojen ve oksijen tarafından yayılan emisyon çizgili galaksiler olarak adlandırılır.
İki Kat Güç
Nature Astronomy dergisinde yayımlanan araştırma, JWST ve Hubble verilerinin bir kombinasyonunu kullandı.
Hu, JWST'nin Yakın Kızılötesi Kamerası'nın (NIRCam) galaksi grubunun etrafında büyük bir gaz halesi ipuçları verdiğini, bunun da beş galaksinin bağımsız olmadığını, aynı sistem içinde fiziksel olarak bağlı ve gömülü olduklarını gösterdiğini açıkladı.
Hubble ile daha önce tespit edilmiş bazı galaksiler olmasına rağmen, Hu, "Sadece JWST verileri, beş galaksinin aynı kırmızıya kaymaya sahip olduğunu ve birbirleriyle etkileşimde bulunduğunu bize söylüyor" diye ekledi. (Kırmızıya kayma, kozmik mesafenin bir ölçüsüdür; daha yüksek kırmızıya kaymalar daha uzak, antik nesnelere karşılık gelir. Genişleyen evreni geçerken uzak nesnelerden yayılan ışık daha uzun, daha kırmızı dalga boylarına uzadıkça kırmızıya kayma meydana gelir.)
Hu, JWST'nin Beşlisi'ne bağlı, henüz tespit edilmemiş başka soluk veya gizli galaksiler olabileceğini öne sürdü. Ancak bu galaksileri keşfetmek, gelişmiş çok dalga boylu gözlemler gerektirebilir.
Üniversite Manchester'da gökdelen astronomisi profesörü ve çalışmaya dahil olmayan Christopher Conselice, ikiden fazla galaksiyi içeren erken evren birleşmelerinin son derece nadir olduğunu söyledi.
Conselice, "Tüm galaksilere bakarsanız, bunların %20-30'u birleşme halinde olacaktır. Bu sadece iki galaksi olacaktır. Bu çoklu birleşme sistemlerinin oranı çok, çok daha düşük olacaktır ve henüz istatistiklerimiz tam olarak yok, ancak kesinlikle %1'in altında" dedi.
Ekip, sistemdeki iki ana galaksinin 43.300 ışık yılı, sistemdeki tüm galaksiler arasındaki en uzak çiftin ise 60.700 ışık yılı uzaklıkta olduğunu buldu. (Karşılaştırma için, Samanyolu galaksimiz uçtan uca yaklaşık 100.000 ışık yılıdır.)
Conselice, "Galaksilerin uzamsal olarak birbirine yakın olması, muhtemelen birleşecekleri göstergesidir. Bazı nesnelerin aynı galaksinin parçaları olabileceği konusunda bir miktar yorum payı var" dedi.
Uzak Kuzen
Bu sistem, komşu evrendeki dört galaksinin birleşmesinden oluşan, ancak aynı gökyüzü kısmında görünen ancak birleşmeyen beşinci bir galaksiye sahip olan Stephan'ın Beşlisi'nin yerel evrendeki karşılığına benziyor.
Hu, "Çarpıcı bir benzerlik, JWST'nin Beşlisi'nde iki galaksiyi birbirine bağlayan bir madde köprüsünün varlığıdır - bu özellik Stephan'ın Beşlisi'nde de görülür ve galaksi etkileşiminden kaynaklanan gelgit kuyruklarına işaret eder. Ancak JWST'nin Beşlisi'nin yıldız oluşum oranı çok daha yüksek." dedi.
Stephan'ın Beşlisi'ndeki tüm galaksiler yakındaki evrende çok daha yaşlı sistemler olduğu ve dolayısıyla daha az aktif olduğu halde, JWST'nin Beşlisi'ndeki galaksiler gaz açısından zengindir ve o dönem için beklenenden daha yüksek bir oranda yeni yıldızlar oluşturmaktadır.
En az beş galaksi ve 17 galaksi kümesi içeren JWST'nin Beşlisi, toplamda 10 milyar güneş kütlesine sahiptir. Araştırma, yüksek kütle ve yıldız oluşum oranının, birleşmedeki galaksilerin, Büyük Patlama'dan yaklaşık 1 ila 1,5 milyar yıl sonra meydana gelen devasa durgun bir galaksiye dönüşebileceğini öne sürüyor. Durgun galaksiler, yeni yıldız oluşumunu durduran galaksilerdir. Önceki JWST çalışmaları, erken evrende bunlardan birkaçını tespit etmişti, bu da galaksilerin evrenin bu kadar erken evrelerinde nasıl "ölü" hale gelebildiği konusunda soruları gündeme getirmişti.
Conselice, birleşen galaksilerin geleceğinin büyük bir soru olduğunu söyledi. Daha az aktiviteye sahip yıldız oluşturan galaksiler haline gelebilirler veya zamanla "ölü" veya pasif hale gelebilirler. Sistemin geleceği, galaksilerin aktif olarak beslenen kara deliklere ev sahipliği yapıp yapmadığına da bağlı olacaktır, bu da sistemi yıldız oluşumunu çok hızlı bir şekilde söndürmeye itebilir.
Eğer birleşen galaksiler ölü bir sisteme dönüşürse, JWST'nin Beşlisi, büyük durgun galaksilerin erken evrende daha küçük, yıldız patlaması yapan galaksilerin birleşmesi yoluyla hızla nasıl oluşabileceğini potansiyel olarak açıklayabilir.
Hu, JWST'nin NIRCam görüntülerinin nesnelerin şekilleri ve yapıları hakkında net ayrıntılar gösterdiğini, ancak spektral çizgilerin yoğunluğu gibi kesin bilgiler sunmadığını belirtti. Bu spektroskopik ayrıntılar olmadan, metalliklik, hareket ve sistemin dinamikleri gibi özellikleri veya bu galaksiler ve kümeler içindeki gazın doğası gibi özellikleri doğru bir şekilde ölçmek zordur.
Gelecekteki JWST araştırmalarında JWST'nin Beşlisi gibi daha fazla sistem bulunursa, araştırmacılar bu birleşen galaksi gruplarının ne sıklıkta ortaya çıktığını, doğalarını inceleyebilir ve oluştukları koşulları inceleyebilir. Bu, araştırmacıların bu sistemlerin, evrenin mevcut standart modelinin öngördüğü nadir bir sınıfa ait olup olmadığını veya yeni mekanizmaların iş başında olduğunu gösterip göstermediğini doğrulamalarına olanak tanıyacaktır.
