Evrenin En Uzak Galaksi Ağı İskeleti: 12 Milyar Yıl Önceki Eski Süperküme Bulundu

Çili’deki Victor M. Blanco gözlemevindeki Dark Energy Camera kullanılarak yürütülen ODIN araştırması, evrenin şimdiye kadar bilinen en uzak galaksi ağı parçasını ortaya çıkardı. Purdue Üniversitesi doktora öğrencisi Vandana Ramakrishnan’ın liderliğini yaptığı ekip, yaklaşık 12 milyar yıl önceki durumundaki COSMOS-z3.1-A adlı eski süperküme (protoküme) yapısını saptadı. Bu yapı, yerçekimiyle birbirine bağlanarak günümüzdeki gibi devasa bir süperkümeye dönüşen gevşek bir galaksi kümesinden oluşuyor ve kozmik ağın kökenlerini anlamaya yönelik yeni bir pencere açıyor.

Kozmik ağ; galaksiler, galaksi kümeleri, gaz, toz ve karanlık maddeden oluşan, evrenin tamamına yayılan ve bilinen en büyük kozmik yapı olarak kabul edilen devasa bir örgüdür. Gözlemciler bu ağı giderek daha güçlü teleskoplarla inceliyor ve erken evrendeki izlerini arıyor. Bu araştırmayla da ağın ilk tohumlarının nasıl oluştuğu sorusuna yanıt aranıyor.

Eski Süperkümenin İç Yapısı

Bu bebek durumundaki protoküme yapısı, evrenin yalnızca birkaç milyar yaşında olduğu bir dönemde var olan 10 yoğun galaksi grubunu gösteriyor. Bu gruplar önce kendi kendine kümeler oluştururken, sonrasında bunlar birleşerek daha büyük süperkümeyi meydana getirdi. Araştırmadan elde edilen bu ilkel yapıların haritalanması, gözlemcilere modern galaksi yapılarının milyarlarca yıl önce nasıl oluştuğuna dair yeni bir bakış sunuyor.

Araştırma ekibi, Purdue Üniversitesi doktora öğrencisi Vandana Ramakrishnan’ın öncülüğünde, erken galaksi kümesi ortamlarıyla ilgili sorulara yanıt bulmak için kozmik zaman içinde geriye doğru bir yolculuğa çıktı. Ramakrishnan, “Bu projeyle evrendeki devasa yapıların büyümesini ve bu yapıların içindeki galaksilerin gelişimini nasıl etkilediğini anlamayı umuyoruz” dedi. “Aynı zamanda bu protokümelerin daha büyük kozmik ağla nasıl bağlantılı olduğunu da daha iyi kavramak istiyoruz.”

ODIN Araştırması Kozmik Zaman İçinde Geriye Bakıyor

Buluş için kullanılan veriler, ODIN Araştırması’ndan (One-hundred-deg2 DECam Imaging in Narrowbands kısaltması) geliyor. Üç yıllık bir süreçte 100 gözlem gecesinde gerçekleştirilen araştırma, güney yarımkürede şimdiye kadar çekilen en derin görüntülerden bazalarını ortaya çıkardı ve galaksi kümelerinin oluşumundaki çok erken dönemleri gösterdi. Ekip, bu verileri kullanarak kozmik tarihin ilk üç milyar yılı içinde herhangi bir anda oluşan 150 uzak protokümeyi saptadı. Bu yapıları bu kadar erken dönemde görmek, bilim insanlarına yalnızca galaksilerin ve kümelerinin kökenlerini değil, aynı zamanda günümüzde gördüğümüz kozmik ağın oluşumundaki rollerini anlamaya olanak tanıyor.

Güney yarımküredeki gökyüzünün en derin görüntülerini çeken Dark Energy Camera, Cerro Tololo Inter-American Gözlemevinde (CTIO) bulunan Victor M. Blanco Teleskopuna monte edilmiştir.

Modern Evrenle Bağlantı

Süperkümelerin modern evrlen bağlantısı, gözlemcilerin uzun süredir izlediği bir konudur. Rutgers Üniversitesi’nden gözlemci Eric Gawiser, bu bağlantının belirlenmesinin genel kozmik gelişimin ayrıntılarını anlamak için önemli olduğunu vurguladı. Gawiser, “Yakın evrende galaksi kümelerine baktığımızda bitmiş ürüne bakıyoruz” dedi. “Bu uzak yapı bizleri parçaların hâlâ bir araya geldiği çok daha erken döneme götürüyor ve evrenin en büyük ölçeklerde yapıları nasıl inşa ettiğini çalışmamıza olanak tanıyor.”

ODIN Araştırması’ndan elde edilen veriler, COSMOS-z3.1-A’nın karanlık madde etkileriyle birlikte galaksilerin kütleçekimiyle birbirine bağlandığı nadir bir protoküme olduğunu da gösteriyor. Kütleşi Milky Way’in (Samanyolu) yaklaşık 5.000 katı olan bu yapı, kozmik zaman içinde böyle erken bir dönemde bulunması bakımından oldukça büyük bir yapıdır. Ramakrishnan, “COSMOS-z3.1-A evrenin en uçucu ve aşırı yoğun bölgelerini temsil ediyor” dedi. “Bence her 10.000 galaksi kümes için bu türden yalnızca birden az nesne olmalı.”

Hiyerarşik Gelişim Sürecini Destekliyor

Gawiser, bu nadir erken protokümelerin keşfinin evrensel yapıların hiyerarşik biçimde—yani aşağıdan yukarıya doğru geliştiği fikrini desteklediğini belirtti. Bu karmaşık bir süreç olsa da kozmologların evrenin geliştіğinin basitleştirilmiş bir özeti şöyle işliyor: En erken evren, sonunda hidrojen moleküllerini oluşturmak için birleşen protonlardan oluşan bir çorba biçimindeydi. Hidrojen karanlık maddenin etkisiyle daha yoğun bölgelere yönlendirildi. Bu madde toplulukları bir araya gelerek ilk yıldız ve galaksilerin oluşmasını başlattı. Galaksiler küme oluşturmak için birbirini çekti, ardından süperkümelere dönüştü ve bunlar da kozmik ağın omurgasını oluşturdu.

ODIN verilerinden hazırlanan bu kümelerin üç boyutlu haritaları, eski yapıların büyük ölçüde topaklı ve düzensiz biçimli olduğunu gösteriyor. Üstelik bu yapılar, birden fazla kozmik ağ ipliğinin kesiştiği noktalara yerleşmiş gibi görünüyor. Bilim ekibi, bu topaklı alt yapının evrenin aşağıdan yukarıya inşa edildiğine dair güçlü bir kanıt sunduğunu öne sürüyor. Bu topluluklar protokümeler gelişirken birlikte çökerek günümüzde ve yakın evrende gördüğümüze benzer, biçimi daha yuvarlak kümeleri meydana getirdi.

Galaksi kümeleri, yerçekimiyle birbirine bağlanan çok sayıda galaksiden oluşan evrenin bireysel en büyük yapılarıdır. Her küme ve süperkümenin milyonlarca ışık yılı boyunca uzanan yüz binlerce galaktik içerebilir. Örneğin Virgo Kümesi’ni ve bizim evimiz olan Yerel Grup’u içeren Virgo Süperkümesi, neredeyse 150 milyon ışık yılına yayılıyor. Virgo Süperküme’si ise Laniakea Süperküme olarak bilinen daha büyük bir kozmik ağ parçasının içinde yer alıyor. Gözlemlenebilir evrende yaklaşık 10 milyon süperküme bilinmektedir.

Galaksi kümeleri binlerce galaksiden oluşabilir ve milyonlarca ışık yılına yayılabilir; aynı zamanda evrendeki karanlık maddenin büyük bir kısmını içerir. KARANLIK MADDE, görebildiğimiz maddeler üzerindeki yerçekimi etkisi nedeniyle algılanabilmektedir. Vera C. Rubin Gözlemevi tarafından gerçekleştirilecek geleceğin araştırmaları, COSMOS-z3.1-A ve erken evrendeki kardeş yapılarına benzer daha fazla keşfe katkı sağlayacaktır. Bu da galaksi süperkümelerinin gelişimini evrenin en eski dönemlerinden itibaren kozmik zaman içinde çok daha iyi anlamamızı sağlayacaktır.