Büyük Patlama’dan 700 Milyon Yıl Sonra Galaksilerde Nötral Gaz Tespit Edildi

Uluslararası bir bilim ekibi, Şili’nin kuzeyindeki Atacama Büyük Milimetre/Milimetrik Altın Dizisi (ALMA) gözlem evini kullanarak, Büyük Patlama‘dan yaklaşık 700-800 milyon yıl sonra var olduğu tahmin edilen dört galakside nötral gazi ilk kez doğrudan tespit etti. Bu gaz, atomları yıldız ışınımıyla henüz iyonlaşmamış ve dolayısıyla evrendeki ilk yıldızların oluşumuna zemin hazırlayan kritik bir bileşendir; ancak ultraviyole, optik veya kızılötesi ışık yaymadığı için NASA‘ın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) gibi daha güçlü uzay tabanlı teleskoplarla gözlemlenemiyordu. Bulgu, The Astronomical Journal dergisinde yayınlanarak evrenin ilk yıldızlarının nasıl oluştuğuna dair yeni bir bakış açısı sunuyor.

Gözlemler, Büyük Patlama’nın yaklaşık 13,8 milyar yıl önce gerçekleştiği varsayımına dayanıyor. Bilim insanları, doğrudan gözlemlenemeyen bu olaydan sonraki ilk milyon yıllara odaklanarak evrendeki ilk yıldızların ve olası gezegenlerin nasıl oluşup geliştiğine dair bir tablo çizmeye çalışıyor. Bu yeni çalışma ise tam da o erken dönemin kimyasal yapısına ışık tutuyor.

Nötral gazı neden ALMA ile ölçtüler?

Araştırmacılar, ALMA’nın güçlü spektroskopi aletlerini kullanarak elektromanyetik yelpazedeki belirli dalga boylarında görülen ve emisiz çizgileri denilen tepeleri ölçtü. Bu yöntemle, varlıkları 700-800 milyon yıl öncesine tarihlenen dört yıldız oluşum galaksini inceledi. Sonuç olarak, nötral oksijen atomları yayan [O I] 145 mikrometre emisiz çizgisinden tüm dört galakide neutral gazı başarıyla tespit etti. Bulgularını pekiştirmek için ayrıca [N II] 205 mikrometre emisiz çizgisiyle bilinen iyonlaşmış gaza da baktılar.

iyonlaşmış gazdan neredeyse hiçbir kanıt bulunamayan araştırmacılar, bu dört galaksinin nötral gazdan oluştuğu sonucuna vardı. Bu verileri JWST gözlemleriyle karşılaştıran ekip, galaksilerin günümüz galaksilerine kıyasla çok daha yoğun yıldız yapısına sahip olduğunu belirledi. Günümüz galaksilerindeki yıldızlar geniş bir alana yayılmışken, bu erken dönem galaksilerinde yıldızların birbirine çok yakın mesafelerde oluştuğu anlaşıldı; yani evrenin genç döneminde galaksiler oldukça kompakt ve yoğun yıldız kümeleri sergiliyordu.

Araştırmayı yönlendiren bilim insanından vizyon

“Bu gözlemleri daha büyük bir galaksi örneğine yaymayı ve ALMA ile JWST’yi ve diğer tesisleri birleştirerek galaksilerin kozmik şafaktan günümüze kadar nasıl oluşup geliştiğine dair kapsamlı bir tabo kurmayı planlıyoruz. Bu tür temel araştırmalar, evrenin ve kendi Samanyolu’muzun bugün neden böyle olduğu gibi insanlığın en temel sorularından birine yanıt veriyor.”

Araştırmanın baş yazarı Japonya’daki Çiba Üniversitesi Öncü Bilim Merkezi Doçenti Dr. Yoshinobu Fudamoto

Fudamoto’un ifadeleri, çalışmanın yalnızca tek bir galaksi kümesini değil, evren tarihinin tamamını kapsayan bütünsel bir tablo çizmeyi hedeflediğini gösteriyor. Nötral gazın erken dönem galaksilerindeki hakim oluşu, ilk yıldızların bu yoğun ortamlarda daha hızlı ve topluca oluşmuş olabileceğine dair güçlü bir ipucu taşıyor.

Kozmik mesafalar nasıl ölçülüyor?

Araştırmacıların dört galaksiyi gözlemlediği mesafeler, “kırmızıya kayma” olarak bililen ve z ile gösterilen kavramla ifade ediliyor. Kırmızıya kayma, evrenin genişlemesi temel alınarak gözlemciye yaklaşan veya uzaklaşan nesnelerin hızına göre hesaplanıyor. Bu bağlamda z değeri 0’dan büyük olan nesneler gözlemciden uzaklaşıyor, 0’dan küçük olanlar ise ona yaklaşıyor.

Bu dört galaksi için araştırmacılar, z = 6,58 ile 7,68 arasında bir ölçüm yaptı. Bu değerler sırasıyla yaklaşık 850 milyon yıl ve 700 milyon yıl öncesine karşılık geliyor; yani evren bugün sahip olduğu yaşın ancak yüzde 5-6’sındaydı. Kırmızıya kayma, oksijen, hidrojen ve nitrogen gibi bilinen elementlerin derin uzaydaki konumlarının belirlenmesi ve bunların Dünya’ya olan mesafesinin ölçülmesiyle hesaplanıyor; z değeri ise nesnenin Dünya’dan ne kadar hızlı uzaklaştığını araştırmacılara söylüyor.

Araştırmacıların önümüzdeki yıllarda ve on yıllarda ilk yıldız oluşum galaksileri hakkında elde edeceği yeni bulguların neler olacağı ancak zaman gösterecek. İşte bilim yapmanın ve gökyüzüne bakmanın bize sunduğu heyecan bu.