Gökbilimciler, Şili'nin Atacama Çölü'nde yer alan devasa ALMA (Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi) teleskobunu adeta bir "zaman makinesine" dönüştürerek, Büyük Patlama'dan sadece 1 milyar yıl sonrasına, evrenin en erken dönemlerine bir yolculuk yaptı.
Bu kozmik keşif, evrenin ilk gökadaları içinde daha önce gizli kalmış yapıları gözler önüne serdi. Elde edilen bu veriler, kendi galaksimiz Samanyolu da dahil olmak üzere modern kozmosun nasıl şekillendiğini anlamamıza yardımcı olabilir.
Veriler, 13,8 milyar yıllık evrenin bebeklik dönemindeki tipik yıldız oluşturan 39 gökadayı inceleyen CRISTAL (ALMA ile Yıldız Oluşturan Gökadalarda Çözümlenmiş ISM [CII]) araştırması kapsamında toplandı. ALMA, bu gözlemler sırasında James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ve Hubble Uzay Teleskobu'nun kızılötesi desteğinden de faydalandı. Hedef gökadalar, Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra var olan ana gökada popülasyonunu temsil etmek üzere özenle seçildi.
Araştırma ekibinden bir bilim insanı yaptığı açıklamada, "ALMA'nın eşsiz hassasiyeti ve çözünürlüğü sayesinde, bu erken gökadaların iç yapısını daha önce hiç olmadığı kadar detaylı bir şekilde çözebiliyoruz," dedi. "CRISTAL, ilk galaktik disklerin nasıl oluştuğunu, yıldızların dev kümeler halinde nasıl ortaya çıktığını ve gazın günümüzde gördüğümüz gökadaları nasıl şekillendirdiğini bizlere gösteriyor."
CRISTAL Antik Yapıları Nasıl Ortaya Çıkardı?
CRISTAL bulguları, ALMA'nın soğuk yıldızlararası gazdaki iyonize karbon atomlarının belirli bir emisyonuna ([CII] hattı emisyonu olarak adlandırılır) olan hassasiyeti sayesinde mümkün oldu. Bu emisyon, soğuk gaz ve tozun izleyicisi olarak görev yapıyor.
Böylece CRISTAL ekibi, gökadaların yıldızlararası maddesinin, yani yıldızlar arasındaki bulutsu maddenin karmaşık ve detaylı bir haritasını oluşturabildi.
Bu kozmik haritanın ortaya çıkardığı kilit noktalardan biri, her biri binlerce ışık yılı genişliğinde devasa kümeler halinde doğan yıldızlardı. Ayrıca, CRISTAL gözlemlenen birçok gökadasında, [CII] emisyonunun bu gökadaların yıldız popülasyonlarının çok ötesine uzandığı görüldü. Bu durum, daha fazla yıldız oluşturabilecek soğuk gazın varlığını veya bu gazın genç yıldızların güçlü yıldız rüzgarları tarafından gökadalardan dışarı atıldığını gösteriyor. Bu bulgu, yıldız oluşum bölgelerinin nasıl toplandığı ve evrildiği hakkında önemli ipuçları sunuyor.
CRISTAL tarafından gözlemlenen bazı gökadaların döndüğü görüldü; bu da zamanla disk benzeri yapılara dönüşebileceklerini gösteriyor. Bu disk şeklindeki gökadaların, Samanyolu gibi sarmal gökadaların öncüleri olduğu düşünülüyor.
Ekip üyesi bir araştırmacı, "CRISTAL'ın heyecan verici yanı, erken gökadaları sadece ışık noktaları olarak değil, karmaşık ekosistemler olarak görmemizdir," diye ekledi. "Bu proje, ALMA'nın uzak evrendeki gökadaların iç yapısını bile nasıl çözebildiğini, nasıl evrildiklerini, etkileşimde bulunduklarını ve yıldızları nasıl oluşturduklarını ortaya koyduğunu gösteriyor."
CRISTAL’ın İki Özel Gökadası
Bu 37 gökada ne kadar çarpıcı ve bilimsel açıdan önemli olursa olsun, ikisi gerçekten özel görünüyordu.
ALMA gözlemlerinden gerçekten öne çıkan bir gökada, yeni doğmuş yıldız popülasyonundan gelen görünür ışığı engelleyen geniş ve yoğun toz bulutlarıyla çevrili CRISTAL-13'tü. Bu bulutlar ışığı emer ve ALMA'nın algılayabileceği dalga boylarında yeniden yayarak, JWST ve Hubble'ın görünür veya kızılötesi ışıkta gözlemlediğinde gizli kalacak yapıları görmesini sağlıyor.
Yine istisnai, ancak muhtemelen daha gizemli olanı ise CRISTAL-10. Bu kadim gökadadaki iyonize karbon, kızılötesi dalga boylarında gökadanın parlaklığına kıyasla alışılmadık derecede soluk görünüyor. Bu, genellikle sadece Arp 220 gibi yoğun şekilde gizlenmiş gökadalarda görülen bir özelliktir. CRISTAL-10 için bu durumun görülmesi, yıldızlararası ortamında aşırı fiziksel koşulların iş başında olduğunu ima ediyor. Bir başka olasılık ise CRISTAL-10'un yıldızlararası ortamında enerji yayan bir şeyin varlığı.
ALMA Bilim Operasyonları başkanı, "Bu gözlemler, ALMA'nın bir zaman makinesi olarak potansiyelini vurguluyor ve evrenin erken dönemlerine bakmamıza olanak tanıyor," dedi. "CRISTAL gibi programlar, ALMA'nın büyük ölçekli programlarının yüksek etkili bilim üretme gücünü gösteriyor. Sadece ALMA gibi dünya standartlarında bir gözlemevinin sağlayabileceği benzeri görülmemiş derinlik ve çözünürlükle kozmik evrimin büyük sorularıyla başa çıkmamızı sağlıyorlar."
CRISTAL araştırması, yıldızlararası ortamın incelenmesiyle kozmik tarihe yeni bir bakış açısı sunmanın yanı sıra, gelecekteki araştırmalar için de zemin hazırladı.
Bu çalışmalar, türbülanslı, şiddetli ve kaotik erken gökadaların, Samanyolu gibi iyi düzenlenmiş ve yapısal olarak iyi tanımlanmış modern gökadalara nasıl dönüştüğünü nihayetinde ortaya çıkarabilir.
Araştırma ekibinden bir diğer isim sözlerini şöyle tamamladı: "CRISTAL, galaksi evrimi teorilerimizi test etmemize ve geliştirmemize olanak tanıyan çok dalga boylu veriler sağlıyor. Bu, Samanyolu gibi gökadaların nasıl oluştuğunu anlamaya yönelik önemli bir adımdır."
Ekibin araştırması, 30 Haziran'da Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlandı.
