Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi’ni (ALMA) kullanan bir grup gökbilimci Büyük Patlama’dan sadece 700 milyon yıl sonra uzak bir gökadada ışımaya başlayan oksijne dair izleri yakaladı. Bu tartışmasız bir şekilde oksijenin tespit edildiği en uzak gökada olup, büyük olasılıkla genç dev yıldızlardan çıkan güçlü ışıma sayesinde iyonlaşmış durumdadır. Bu gökada Evren’in erken dönemlerindeki kozmik yeniden-iyonlaşmadan sorumlu kaynakların bir tür örneği olabilir.
Japonya, İsveç, Birleşik Krallık ve ESO’dan gökbilimciler bilinen en uzak gökadalardan birini gözlemek için Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi’ni (ALMA) kullandı. 7.2’lik kırmızıya kayma değerine sahip olan SZDF-NB1006-2’nin Büyük Patlama’dan sadece 700 milyon yıl sonraki hali görüntülendi.
Ekip gökada içerisinde yıldız oluşumuna dair aşamalar hakkında biligiler sağlayan ağır kimyasal elementler [1] bulmayı bekliyordu, bu sayede Evren’in geçmişinde kozmik yeniden-iyonlaşma olarak bilinen bir dönem hakkında ipuçları elde edilebiliyor.
“Erken Evren’de yapılan ağır element araştırmaları o döneme ait yıldız oluşumu etkinliği açısından gerekli bir yaklaşım” diyor Science dergisinde yayımlanan araştırma makalesinin başyazarı Japonya Osaka Sangyo Üniversitesi’nden Akio Inoue. “Ağır elementler üzerinde çalışmak ayrıca gökadaların nasıl oluştukları hakkında ipuçları sağlarken, kozmik yeniden-iyonlaşmaya da neyin sebep olduğunu söyleyebilir” diye ekliyor.
Evren, henüz nesneler oluşmadan önce, sadece yüksüz gazla doluydu. Ancak Büyük Patlama’dan birkaç yüz milyon yıl sonra, ilk nesneler oluşup ışık yaymaya başladıklarında, yüksüz atomlar parçalanarak iyonlaşmaya başladı. Kozmik yeniden iyonlaşma adı verilen bu süreçte Evren’in tamamı çarpıcı bir şekilde değişime uğradı. Ancak bu yeniden iyonlaşmaya sebep olan nesnelerin türü hakkında oldukça fazla sayıda tartışma mevcuttur. Çok uzak gökadalardaki koşulların araştırılması bu soruya cevap vermede yardımcı olabilir.
Uzak gökadayı gözlemeden önce araştırmacılar ALMA yardımıyla iyonlaşmış oksijene dair kanıtları nasıl görmeyi beklediklerine dair tahminler için bilgisayar simülasyonları gerçekleştirdiler. Aynı zamanda Yeryüzü’ne çok daha yakın gökada gözlemlerini de dikkate aldılar ve oksijen salınımının oldukça uzak bölgelerden bile tespit edilebileceği sonucuna vardılar [2].
Daha sonra ALMA ile yüksek-hassasiyetli gözlemler gerçekleştirerek [3] SXDF-NB1006-2 içerisinde iyonlaşmış oksijene dair izlere rastladılar, bu sayede şimdiye kadarki en uzak oksijen tespitini gerçekleştirmiş oldular [4]. Bu Büyük Patlama’dan sadece 700 milyon yıl sonra, Evren’in erken dönemlerindeki oksijenin varlığına dair açık bir kanıt olarak değerlendiriliyor.
SXDF-NB1006-2’deki oksijen miktarının Güneş’tekinden on kat daha az olduğu bulundu. “Bu kadar az miktarda bir bolluk bekleniyordu, çünkü Evren halen genç yaşta ve yıldız oluşumu için çok kısa bir geçmişe sahip,” yorumunda bulunuyor Tokyo Üniversitesi’nden Naoki Yoshida. “Simülasyonlarımız aslında Güneş’ten on kat daha az bir bolluk tahmini yapmıştı. Ancak beklenmeyen başka bir sonucumuz daha var: oldukça az miktarda toz.”
Ekip gökada içerisinde herhangi bir karbon salınımına rastlayamadı, bu da bu genç gökadanın çok az miktarda iyonlaşmamış hidrojen gazı içerdiği anlamına geliyor. Gökadada yine az miktarda ağır elementlerden meydana gelen gazın varlığı da tespit edildi. “Bu gökada içerisinde beklenmedik bazı şeyler gerçekleşiyor olabilir,” diyor Inoue. “Neredeyse tamamı iyonlaşmış gazdan şüpheleniyorum.”
İyonlaşmış oksijenin tespit edilmiş olması gökada içerisinde oluşan Güneş’ten onlarca kez daha büyük kütleli, çok sayıda parlak yıldızın, oksijen atomlarını iyonlaştırması için gereken yoğun mor-ötesi ışık yaydığına işaret ediyor.
Gökada içerisinde fazla toz bulunmayışı yoğun mor-ötesi ışığın kaçarak gökada dışında çok miktarda gazı iyonlaştırmasına neden oluyor. “SXDF-NB1006-2 kozmik yeniden-iyonlaşmadan sorumlu ışık kaynakları için ilk örneklerden biri olabilir,” diyor Inoue.
“Bu kozmik yeniden-iyonlaşmaya ne tür nesnelerin neden olduğuna dair bilgilerimiz için önemli bir adım,” diyor Tokyo Üniversitesi’nden Yoichi Tamura. “ALMA ile bir sonraki gözlemlerimiz çoktan başladı. Daha yüksek çözünürlüklü gözlemler gökada içerisindeki iyonlaşmış oksijenin dağılımını ve hareketini görebilmemizi sağlayacak ve gökadanın özelliklerini anlayabilmemiz için gereken bilgileri temin edecek.”
Notlar
[1] Gökbilimsel terminolojide, lityumdan daha ağır olan kimyasal elementler ağır elementler olarak bilinmektedir.
[2] Japon kırmızı-ötesi gökbilim uydusu AKARI bu oksijen salınımının, Evren’in erken dönemindeki ortamla benzerlikler içeren Büyük Macellan Bulutu’nda oldukça parlak olduğunu buldu.
[3] İki kez iyonlaşmış oksijenden kaynaklanan orijinal dalgaboyu 0.088 milimetredir. SXDF-NB1006-2’den gelen ışığın dalgaboyu ise Evren’in genişlemesi nedeniyle 0.725 milimetreye kadar uzayarak, ALMA tarafından gözlenebilir hale gelmiştir.
[4] Finkelstein ve arkadaşlarınca gerçekleştirilen daha önceki çalışma oksijenin varlığını daha önceki döneme dayandırıyordu, ancak yeni çalışmadakine benzer şekilde, salma çizgisinin doğrudan tespitine dair herhangi bir gözlem bulunmamaktadır.
ESO-Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)
