Avrupalı gökbilimcilerden oluşan bir grup ESO’nun Çok Büyük Teleskop’unu (VLT) kullanarak şimdiye kadar ki en uzak gökadaya olan uzaklığı ölçmüş oldu. Gökadanın çok zayıf ışımasını dikkatlice analiz eden gökbilimciler, gözlenen görüntünün Evren’in henüz 600 milyon yıl yaşındaki (kırmızıya kayma 8.6) haline ait olduğu sonucuna vardılar. Bunlar evrenin bu erken zamanlarında her yeri dolduran ve ışık geçirmeyen hidrojen sisini temizleyen bir gökada ışığının doğrulanmış ilk gözlemleridir. 19 Ekim 2010 tarihinde bilim insanları tarafından bir basın konferansında açıklanan sonuçlar, Nature dergisinin 21 Ekim tarihli sayısında yayınlanacaktır.
“ESO’nun Çok Büyük Teleskop’unu kullanarak daha önce Hubble teleskopu ile görülen bir gökadanın Evren’de şimdiye dek belirlenen en uzak nesne olduğunu doğrulamış olduk” [1], diyor sonuçların aktarıldığı makalenin başyazarı Matt Lehnert (Paris Gözlemevi). “VLT ve ona bağlı SINFONI aygıtının gücü sayesinde oldukça sönük olan bu gökadanın uzaklığını ölçebildik ve elde ettiğimiz görüntü Evren’in henüz 600 milyon yıl yaşında bile olmadığı döneme aitti.”
Bu tür ilk gökada araştırmaları oldukça zordur. Başlangıçtaki parlak ışıkları Yeryüzü’ne vardığında oldukça sönük ve küçük görünmektedirler. Bununla birlikte, bu sönük ışık en çok elektromanyetik tayfın kızılötesi bölgesinde azalır çünkü bu ışığın dalgaboyu Evren’in genişlemesiyle uzatılmaktadır – kırmızıya kayma olarak bilinen etki. Konuyu daha zor hale getiren şey ise Büyük Patlama’dan yaklaşık bir milyar yıl sonraki erken dönemlerde, Evren’in tümüyle ışığı geçirmemesi ve neredeyse tamamen genç gökadalardan yayılan şiddetli kızılötesi ışığı soğuran hidrojen sisi ile kaplanmış olmasıdır. Bu sisin kızılötesi ışıkla halen temizlenmekte olduğu bu döneme yeniden iyonlaşma dönemi denmektedir [2]. Bu tür zorluklara rağmen NASA/ESA Hubble Uzay Teleskopu üzerindeki yeni Geniş Alan Kamerası 3 ile 2009 yılında tespit edilen güçlü aday nesnelerin yeniden iyonlaşma dönemine [2] ait gökadalar olduğu düşünülmektedir. Bu çok uzak ve sönük gökadalara olan uzaklığın doğrulanması oldukça zordur ve güvenilir sonuçlar elde edebilmek için gökadadan gelen ışığın kırmızıya kayma ölçümleri çok büyük yer-tabanlı teleskoplara [3] bağlı olan tayfölçerler yardımıyla yapılmalıdır.
Matt Lehnert şöyle devam ediyor: “Aday gökadalar Hubble ile duyurulduktan sonra hızlı bir hesaplama yaptık ve VLT’nin muazzam ışık toplama gücü SINFONI adlı kızılötesi tayfölçerinin duyarlılığı ile birleştiğinde ve çok uzun poz süresi sayesinde bu uzak gökadalardan gelen aşırı sönük ışığı tespit ederek uzaklığı ölçtüğümüzde çok heyecanlanmıştık.”
ESO Genel Müdürlüğü’nün özel isteği üzerine VLT’den gözlem zamanı elde eden grup 16 saat boyunca UDFy-38135539 [4] adlı aday gökadayı gözledi. İki aylık çok dikkatli analizler ve sonuçlar test edildikten sonra, kırmızıya kayması 8.6 olan hidrojene ait ışığın açıkça tespit eden takım, tayfölçümü metoduyla doğrulanan şimdiye kadar ki en uzak gökadayı da bulmuş oldu. 8.6 değerindeki bir kırmızıya kayma değeri Büyük Patlama’dan henüz 600 milyon yıl sonraki bir gökadanın görüldüğüne işaret etmektedir.
Yardımcı yazarlardan Nicole Nesvadba (Institut d’Astrophysique Spatiale) araştırmayı şu şekilde özetliyor: “Şimdiye kadar ki en uzak gökadanın kırmızıya kaymasını ölçmek çok heyecan verici, fakat bu tespitin doğuracağı sonuçlar astrofizik açısından çok daha önemli. İlk kez Evren’in erken dönemlerini dolduran sisi temizleyen ilk gökadalardan birine baktığımızdan adımız gibi eminiz.”
Bu keşifte şaşırtıcı olan şeylerden biri de UDFy-38135539’dan gelen ışığın kendi üzerindeki hidrojen sisini temizlemek için yeterince güçlü olmadığının görülmesiydi. “Çevrede UDFy-38135539’a eşlik eden ve çevresindeki alanı daha açık hale getirmeye yardımcı olan, belki de daha sönük ve küçük kütleli gökadaların da olması gerekiyor. Aksi halde gökadadan gelen ışık ne kadar parlak olursa olsun, etraftaki hidrojen sisi sayesinde tutulacaktı ve bizde bu tespiti gerçekleştiremeyecektik.” diye açıklıyor yardımcı yazar Mark Swinbank (Durham Üniversitesi).
Yine ortak yazarlardan Jean-Gabriel Cuby (Marsilya Astrofizik Merkezi) şunları belirtiyor: “Yeniden iyonlaşma dönemi ve gökada oluşumunu araştırmak şu anki teleskop ve aletlerin kapasitelerini sınırlara kadar zorluyor, fakat bu zaten gelecekte kullanılmaya başlayacak olan – dünyadaki en büyük optik ve yakın kızılötesi gözlem teleskopu konumuna gelecek- ESO’nun Avrupa Aşırı Büyük Teleskopu ile yapılacak sıradan bilimsel bir faaliyet olacaktır.
Notlar
[1] Daha uzak bir nesneye (kırmızıya kayması 10) ait bir sonuç daha önce ESO (eso0405) tarafından aktarılmıştı. Bununla birlikte, bu konumda bulunan benzer parlaklıktaki nesneyi bulmak için daha sonra gerçekleştirilen çalışmalar başarısız olmuş ve NASA/ESA Hubble Uzay Teleskopu ile gerçekleştirilen son gözlemler bir sonuç vermemiştir. Çok büyük kırmızıya kayma oranına sahip bir gökada ile bu nesnenin tespiti artık çoğu gökbilimci tarafından geçerli sayılmamaktadır.
[2] Yaklaşık 13.7 milyar yıl önce Büyük Patlama’dan sonra Evren’in sıcaklığı düştüğünde elektronlar ve protonlar hidrojen gazı oluşturmak üzere birleşmiştir. Işıma yapan hiçbir nesnenin olmadığı Karanlık Çağlar denilen dönem boyunca bu soğuk gaz Evren’deki ana bileşendi. İlk yıldızlar oluştuğunda bunların şiddetli kızılötesi ışımaları yeniden iyonlaşma olarak bilinen bir süreçle hidrojen atomlarını elektron ve protonlara ayırarak yavaşça hidrojen sisini tekrar ışığı geçiren bir duruma getirerek karanlık döneme son vermişlerdir. Evren’in erken tarihine ait bu dönem Büyük Patlama’dan sonraki 150 milyon yıl ila 800 milyon yılları boyunca devam etmiştir. Yeniden iyonlaşmanın nasıl gerçekleştiği ve ilk gökadaların nasıl oluşup evrimleştikleri modern evrenbilimin çözülmesi gereken temel problemlerinden biridir.
[3] Gökbilimciler ilk oluşan gökadaların uzaklığını ölçmek için iki ana yöntem kullanmaktadırlar. Farklı renklerdeki filtrelerle çok derin çekerek ve farklı dalgaboylarında birçok nesnenin parlaklıklarını ölçerek. Daha sonra bunları Evren’in tarihinde farklı zamanlardaki farklı gökada türlerinden beklenilen sonuçlarla karşılaştırmaktadırlar. Bu şu anda bu tür çok sönük gökadaları keşfetmek için kullanılan tek yöntem ve bu teknik Hubble takımı tarafından kullanılmaktadır. Bu yöntem her zaman güvenilir olmamaktadır. Örneğin, bazen çok uzak, sönük bir gökada gibi görülen şey, Samanyolu gökadasındaki soğuk bir yıldız olabilmektedir.
Aday nesneler bulunduklarında bunlardan gelen ışık onu oluşturan renklerine ayrılarak daha duyarlı uzaklık tahminleri (kırmızıya kayma olarak ölçülür) elde edilebilir ve gökadada bulunan hidrojen veya diğer elementlerin yaydığı ışığa ait izlere bakılır. Bu tayfsal yaklaşım gökbilimcilerin en güvenilir ve kesin uzaklık ölçümlerini gerçekleştirmesi için tek araçtır.
[4] İlginç isim bu nesnenin Aşırı Derin Alan (Ultra Deep Field) araştırma bölgesinde bulunduğunu göstermekte ve sayılar ise gökyüzündeki konumunu hassas bir şekilde vermektedir.
Kaynak: ESO-Türkçe (Çeviri: Arif Solmaz)
