ESO’nun Çok Büyük teleskopu ve diğer teleskoplarla birlikte ALMA’yı kullanan uluslararası bir gökbilimciler ekibi uzak evrende nadir olarak bulunan Lyman-alfa küreciği adlı nesnenin gerçek doğasını keşfetti. Gökbilimciler şimdiye kadar bu dev gaz bulutlarını bu kadar parlak hale getiren şeyin ne olduğunu bilmiyordu, ancak ALMA bu nesnelerden birinin merkezinde bulunan iki gökadada gerçekleşen yoğun yıldız oluşum etkinliğinin çevresini aydınlattığını gördü. Henüz oluşum halindeki dev gökadalar kümesinde bulunan küçük gökadalar zamanla birleşerek büyümektedirler. ALMA ile gözlenen iki kaynak yakında birleşerek dev bir eliptik gökadaya dönüşecekler.
Lyman-alfa Kürecikleri (LABs) yüzlerce ışık yılına kadar genişleyen ve hidrojenden oluşan dev gaz bulutları olup, uzaklıkları kozmik ölçeklerdedir. İsimlerini yaydıkları mor-ötesi ışığın özel bir dalgaboyu olan Lyman-alfa ışınımından almaktadırlar [1]. Bulunduklarından bu yana, LAB’ların oluşumu gökbilimsel bir bulmaca olarak kalmaktaydı. ALMA ile yapılan yeni gözlemler bu gizemi ortadan kaldırabilir.
Bilinen en büyük Lyman-alfa küreciği ve aynı zamanda en çok araştırılmış olanı SSA22-Lyman-alfa küreciği 1, ya da LAB-1’dir. Oluşumunun erken aşamalarındaki dev bir gökadalar kümesinin merkezine gömülü bir şekilde keşfedilen bu türden ilk nesne olup — 2000 yılında — o kadar uzaktadır ki, ışığının bize ulaşması için 11.5 milyar yıl geçmektedir.
Hertfordshire Üniversitesi (BK) Astrofizik Araştırma Merkezi’nden Jim Geach liderliğindeki bir gökbilimciler ekibi, Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizgesi’nin (ALMA) eşsiz yeteneğinden faydalanarak uzak gökadalardaki soğuk toz bulutlarından gelen ışığı gözleyerek LAB-1’i derinlemesine inceledi. Bu sayede milimetre-altı dalgaboyunda ışık yayan çok sayıda kaynak gözlenmiş oldu [2].
ALMA ile alınan veriler daha sonra Lyman-alfa ışığını görüntüleyen ESO’nun Çok Büyük teleskopu (VLT) üzerindeki Çoklu-Birim Tayf Kâşifi (MUSE) aygıtı ile alınan gözlemlerle birleştirildi. Bu sayede ALMA kaynaklarının Lyman-alfa küreciğinin tam olarak merkezinde yer aldıkları ve buraki yıldız oluşum faaliyetlerinin Samanyolu’ndan 100 kat daha yoğun olduğu görüldü.
NASA/ESA Hubble uzay teleskopu ile alınan derin uzay görüntüleri ve W. M. Keck Gözlemevinde gerçekleştirilen tayf ölçümleri [3] ALMA kaynaklarının çok sayıda sönük gökada ile çevrili olduğunu ve bunların merkezdeki yüksek yıldız oluşum oranını sürdürmeye yardım ettikleri ortaya çıkarıldı.
Ekip daha sonra parıldayan dev Lyman-alfa bulutundan yayılan ışığı açıklayabilmek için, gökada oluşumunu özelleştirilmiş bir bilgisayar benzetimine dönüştürdü ve ALMA kaynaklarındaki yıldız oluşumu tarafından üretilen mor-ötesi ışığın çevredeki hidrojen gazı tarafından saçılması sağlandı. Bu sayede bugün gördüğümüz Lyman-alfa küreciği ortaya çıkmış oldu.
Yeni çalışmanın başyazarı Jim Geach şu açıklamayı yapıyor: “Puslu bir gecedeki sokak ışığını düşünün — bulanık bir parıltı görürsünüz çünkü ışık çok küçük su tanecikleri tarafından saçılmaktadır. Benzer bir olay burada da yaşanıyor, yalnız sokak ışığı burada yıldız-oluşum gökadasından yayılan yoğun ışık ve sis ise dev gökadalar-arası gaz bulutu. Bu gökadalar çevrelerini aydınlatıyor.”
Gökadaların nasıl oluştukları ve evrimleştikleri konusu büyük bir soru işareti. Gökbilimciler Lyman-alfa küreciklerinin önemli olduklarını düşünüyor çünkü bunlar Evren’de en büyük kütleli gökadaların oluştukları yerde bulunuyorlar. Özellikle, genişlemiş Lyman-alfa ışıması, kritik öneme sahip, ancak araştırılması oldukça güç bir bölgedeki, genç gökadaları çevreleyen ilkel gaz bulutlarında gerçekleşen olaylar hakkında bilgiler içeriyor.
Jim Geach son olarak şunu söylüyor, “Bu kürecikler hakkındaki heyecan verici şey büyümekte olan bu genç gökadaların çevresinde neler olup bittiğine dair nadir görebileceğimiz bir anlık bakış sağlıyor olmaları. Genişlemiş Lyman-alfa ışığının kökeni konusundaki tartışmalar uzun bir süredir devam ediyor. Ancak son teknoloji ürünü bilgisayar benzetimleri ve yeni gözlemlerin bir araya getirilmesiyle 15-yıldır devam eden bir gizemi çözdüğümüzü dönüşüyoruz: Lyman-alfa Kürecik-1 günün birinde dev bir kümenin merkezini oluşturacak olan büyük kütleli bir eliptik gökadanın meydana geldiği yerdir. Bu gökadanın 11.5 milyar yıl önce oluşturduğu topluluğun anlık bir görüntüsünü görüyoruz.”
Notlar
[1] Negatif yüklü elektronların pozitif yüklü çekirdeğin görüngesinde dolandığı bir atomda enerji seviyeleri kuantumludur (kesikli). Bu sayede elektronlar sadece belirli enerji seviyelerine sahip yörüngelere yerleşebilirler ve belirli miktarda enerji kazanıp kaybederek, sadece bu yörüngeler arasında geçiş yapabilirler. Lyman-alfa ışınımı bir hidrojen atomundaki elektronlar ikinci en düşük seviyeden, en düşük enerji seviyesine geçtiklerinde yayımlanır. Bu sırada kaybedilen belirgin miktardaki enerji özel bir dalgaboyuna sahip ışık şeklinde yayımlanır ki bu da elektromanyetik tayf üzerinde mor-ötesi bölgeye düşmektedir ve gökbilimciler bu ışığı uzay teleskoplarını kullanarak ya da Yeryüzü’nden kırmızıya-kaymış nesneler için tespit edebilmektedirler. LAB-1 için, kırmızıya kayma oranı z~3 düzeyinde olup, Lyman-alpha ışığı görünür ışığa dönüşmüştür.
[2] Çözünürlük nesneleri (ayrı ayrı) ayırt edebilme yeteneğidir. Düşük çözünürlükte, parlak birçok ışık kaynağı belli bir mesafedeyken tek bir ışık kaynağı olarak görülebilir ve sadece her ışık kaynağının yakın kısımları ayırt edilebilir. ALMA’nın yüksek çözünürlüğü önceden tek bir küre gibi görünen nesneyi üç farklı kaynak şeklinde çözümleyebilmiştir.
[3] NASA/ESA Hubble Uzay Teleskopu üzerindeki aygıt Uzay Teleskopu Görüntüleme Tayfçekeri (STIS) ve Hawaii’deki Keck 1 teleskopu üzerindeki aygıt ise Kırmızı-Ötesi Keşif için Çoklu-Nesne Tayfölçeri’dir (MOSFIRE).
ESO-Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)
