Gökbilimciler, evrenin henüz 1.1 milyar yaşındayken var olmuş, "Sünger Balığı" takma adlı büyüleyici bir üçlü galaksi sistemini gözlemledi. Bu göksel deniz canlısı üzerindeki yeni bir analiz, "küçük kırmızı noktalar" (LRD'ler) olarak bilinen gizemli kozmik nesnelerin doğası hakkında ipuçları sunabilecek bir cismi ortaya çıkardı.
LRD'ler ilk olarak 2022'de James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından gözlemlendi. Gökbilimciler başlangıçta, çok erken evrenin her yerinde görünen bu kompakt kırmızı nesnelerin, aktif olarak beslenen kara deliklere ev sahipliği yapan galaksiler olabileceğini (aktif galaktik çekirdekler - AGN'ler) öne sürdüler. Alternatif LRD teorileri ise çöküşün eşiğindeki eski süper kütleli yıldızları ve egzotik kara delik yıldızları içeriyor.
9 Mart'ta Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlanan yeni çalışmada, gökbilimciler üçlü galaksi Sünger Balığı'nın yakın geçmişteki yıldız oluşum tarihçesini yeniden yapılandırdılar. Galaksiler arasındaki etkileşimlerin, bir AGN'yi küçük kırmızı nokta fazına geçişe benzeyen alışılmadık bir duruma itmiş olabileceğini buldular. Bu sıra dışı AGN'ye ev sahipliği yapan galaksiye, "geçişli küçük kırmızı nokta" (tLRD) adı verildi.
Çalışmanın baş yazarı ve Kanada'daki Saint Mary's Üniversitesi'nde gökada oluşumu ve evrimi üzerine çalışan astrofizikçi Rosa María Mérida, bu durum için gerekli tüm unsurların mevcut olduğunu belirtti: "Galaksi etkileşimlerinin neden olduğu yıldız patlamaları, bir AGN ve spektral özellikleri neredeyse tüm LRD kriterleriyle eşleşen bir galaksi (tLRD) var."
Benzersiz sistemin takma adı görünümünden geliyor: İlk görüntülerde bir vücut, baş ve kuyruğu olan bir sünger balığına benziyordu. Ancak daha sonra yapılan analizler, "kuyruğun" ilgisiz uzak nesnelerden oluştuğunu ve tesadüfen görüntüde hizalandığını ortaya koydu.
Sünger Balığı üç galaksiden oluşuyor: Nispeten büyük ve daha kararlı bir şekilde evrimleşen bir Balmer kırılma galaksisi, bir tLRD ve daha az kütleli, sisteme daha yeni katılmış gibi görünen uydu bir yıldız oluşum galaksisi.
Geçmişe Bir Yolculuk
Gözlemsel kısıtlamalar nedeniyle araştırmacılar, üçlü galaksi sisteminin nasıl oluştuğunu kesin olarak belirleyemedi. Bunun yerine, dolaylı kanıtlara dayanan bir senaryo önerdiler. Bunu, bugüne kadarki en derin JWST anketlerinden biri olan Canadian NIRISS Unbiased Cluster Survey'den elde edilen verileri kullanarak galaksilerin yıldız oluşum tarihçelerini yeniden yapılandırarak yaptılar.
Bu tarihçeleri galaksiler arasında karşılaştırarak ve göreceli yıldız kütlelerini dahil ederek, ekip geçmiş etkileşimleri gösterebilecek örüntüler aradı. Örneğin, birden fazla galaksi benzer zaman çizelgelerinde yıldız oluşumunda değişiklikler gösterdiyse, bu yakın bir karşılaşma gibi ortak bir olaya işaret edebilirdi. Ek olarak, daha düşük kütleli ve daha zayıf yerçekimine sahip galaksiler, yıldız oluşumunda patlamaları tetikleyebilecek rahatsızlıklara daha yatkındır.
Ekibin analizi, yaklaşık 100 milyon yıl önce tLRD galaksisinin, muhtemelen yakındaki Balmer kırılma galaksisi ile bir etkileşim tarafından tetiklenen bir yıldız oluşumu patlaması yaşadığını öne sürdü. Ancak daha büyük kütleli Balmer kırılma galaksisi büyük ölçüde etkilenmemiş ve kararlı bir şekilde evrimleşmiştir. Daha sonra, yaklaşık 10 milyon yıl önce, daha küçük uydu galaksi artan yıldız oluşumu yaşadı.
Mérida, "Bunun, [uydu] galaksinin Sünger Balığı sistemine girdiği an olduğunu düşünüyoruz" diye belirtti.
O zamanlar, tLRD'de bazı aktiviteler gözlemlenmişti ancak Balmer kırılma galaksisinde böyle bir durum yoktu. Bu aşamada, tLRD oldukça büyük de olacaktı, bu da bu davranışı yalnızca kütleçekimsel etkileşimlerle açıklamak zorlaşıyordu. Bu durum, Balmer kırılma galaksisi yıldız oluşum tarihinde çok az değişiklik gösterirken, tLRD'deki aktiviteyi neyin yönlendirdiği sorusunu gündeme getiriyor. Bu, basit kütleçekimsel etkileşimlerin ötesinde faktörlerin iş başında olabileceğini düşündürüyor.
Hem AGN Hem LRD
Araştırmacılar, cevabın merkez kara deliğin davranışında yatabileceğini öne sürdüler. Mérida, galaksiler arasındaki etkileşimlerin yıldız oluşumunda patlamaları tetikleyebileceğini, ancak bir AGN'nin aktivasyonunun daha sonra gerçekleşebileceğini açıkladı. Bu senaryoda, erken karşılaşma önce yıldız oluşumunu tetiklemiş ve ardından bir gecikmeyle tLRD'deki kara deliği besleyerek galaksiyi alışılmadık durumuna itmiş olabilir.
tLRD'deki aktif kara delik, parlak ve engelsiz bir çekirdek ile karakterize edilen bir Tip I AGN'nin spektral özelliklerini gösteriyor. Ancak aynı zamanda morötesi ışıkta kompakt ve parlak olup, kısmen küçük kırmızı noktaya benziyor. Bununla birlikte, gözlemlenen küçük kırmızı noktaların neredeyse tamamının ışık spektrumunda bulunan kritik bir spektral imza olan V şeklindeki bir özelliğe sahip değil. Yani hem iki nesneye de benziyor ama tam olarak hiçbirine benzemiyor.
Mérida, "Bu galaksi stratejik olarak küçük kırmızı nokta popülasyonu ile kompakt Tip I AGN'ler arasında bulunuyor" dedi. Bu nedenle tLRD hem AGN hem de LRD'dir, ancak LRD fazına girip girmediği veya çıkıp çıkmadığı belirsizdir.
Çalışmaya dahil olmayan Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nde yardımcı araştırmacı Devesh Nandal, "Makale, en azından bazı küçük kırmızı noktaların tamamen ayrı bir sınıf olmaktan çok evrimsel aşamalar olduğu fikrini destekliyor" dedi. Nandal, "Sistem fiziksel olarak kompakt, spektroskopik olarak doğrulanmış ve yazarlar, normal, iç süreçlerinden beklenecek olana kıyasla tLRD ve [uydu galaksisinde] artan son büyüme olduğunu çıkarıyorlar, bu da etkileşim kaynaklı yorumlarını güvenilir kılıyor." Ancak, galaksi etkileşimleri LRD fazını tetikleyebilir veya kapatabilirken, kara deliğin kütlesini veya LRD fenomenini bütünüyle tam olarak açıklamadıklarını belirtti.
Sıradaki Ne?
Mérida, bu geçiş fazı çok kısaysa (yaklaşık 5 milyon yıldan az), bir galaksiyi o evrede yakalama şansının çok düşük olduğunu söyledi. Bu durumda tLRD normal bir AGN olabilir. Ancak geçiş daha uzun sürerse, gökbilimciler mevcut galaksi araştırmalarında bu tür birçok geçişli nesne bulmalıdır. Bu, araştırmacıların iki şeyi yapması gerektiği anlamına geliyor: Mevcut verileri daha fazla aday için dikkatlice aramak ve bu geçişlerin ne sıklıkla gerçekleştiğini tahmin etmek ve bunları nasıl net bir şekilde tanımlayacaklarını belirlemek için teorik modelleri iyileştirmek.
Nandal, bu tür "ara" nesnelerin daha büyük bir örneklemi ve AGN'nin aktif ve sessiz fazlarda ne kadar süre geçirdiğinin daha iyi anlaşılması, yeni sonuçları daha sağlam bir şekilde ortaya koyacaktır dedi. Kara deliğin şu anda nasıl beslendiği ve kara deliğin başlangıçta nasıl oluştuğu arasındaki net bir ayrım da çok önemlidir dedi. Örneğin, kara delik zaten süper kütleli bir yıldız veya başka bir kökenden gelen büyük bir tohum olarak var olmuş olabilir; bu durumda, şu anda gözlemlediğimiz LRD benzeri aktivite, kara deliğin sıfırdan oluşmasından ziyade daha sonraki beslenme veya toz örtülmesini yansıtabilir.
Ekip, The Stingray ve Canadian NIRISS Unbiased Cluster Survey'de bulunan diğer LRD'ler üzerinde takip çalışmaları yapmayı planlıyor. Eğer doğrulanırsa, bu geçişli nesne, küçük kırmızı noktaların bir kara delik sisteminin evriminde ayrı bir nesne sınıfı değil, geçici bir aşama olduğu ve davranışlarının çevreleri tarafından kontrol edildiği fikrini destekleyecektir.
