Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) ile Evren’in erken dönemlerine ait, normal gökadalarda bulunan, en uzak yıldız-oluşumu gaz bulutlarının tespiti yapıldı. Yeni gözlemler sayesinde gökbilimciler ilk gökadaların nasıl oluştuklarını görmeye başlayacak ve bu sayede yeniden-iyonlaşma dönemine ait kozmik sis perdesinin nasıl aralandığını anlamaya çalışacaklar. Şimdiye kadar sönük lekeler olarak görülen nesnelerin gökada kimlikleri ortaya çıkarılıyor.
Büyük Patlama’dan birkaç yüz milyon yıl sonra ilk gökadalar oluşmaya başladığı sırada, Evren hidrojen gazından oluşan bir sisle doluydu. Zamanla sayıları artan parlak kaynaklar — hem yıldızlar hem de karadeliklerden güç alan kuasarlar — sayesinde sislerden arınan Evren zamanla mor-ötesi ışığa duyarlı hale geldi [1]. Gökbilimcilerin yeniden iyonlaşma dönemi adını verdikleri bu dönemde oluşan ilk gökadalar hakkında çok az şey biliniyor ve şimdiye kadar bu nesneler sönük birer leke olarak görülebildi. Ancak ALMA’nın gücünü kullanan yeni gözlemlerle bu durum değişmeye başlıyor.
Roberto Maiolino (Cavendish Laboratuarı ve Kavli Evren-bilim Enstitüsü, Cambridge Üniversitesi, Birleşik Krallık) yönetimindeki bir gökbilimciler ekibi ALMA’yı Büyük Patlama’dan sadece yaklaşık 800 milyon yıl sonra ortaya çıktıkları düşünülen gökadalara doğru yöneltti [2]. Gökbilimcilerin aradıkları şey yıldız ışığı değil, yıldızların oluştukları bölgelerdeki gaz bulutlarından gelen iyonlaşmış karbona ait sönük ışımaydı [3]. Yeni nesil yıldızlarla ilk gökadalara ait olduğu düşünülen soğuk kümelenmeler arasındaki etkileşime bakmak istiyorlardı.
Aynı zamanda şimdiye kadar gözlenmiş aşırı parlak nesnelere de — kuasarlar ya da yüksek yıldız oluşum oranına sahip gökadalar — bakmıyorlardı. Bunun yerine fazla dramatik olmayan, ancak daha yaygın görülen, Evren’i yeniden iyonlaştıran, vet bugün etrafımızda gördüğümüz gökada yığınlarına odaklanmışlardı.
ALMA gökadalardan birinden — BDF 3299 şeklinde adlandırılan — sönük ancak net bir karbon ışıması sinyali aldı. Ancak sinyal gökadanın merkezinden değil, onun yerine kenarından geliyordu.
Çalışmanın anlatıldığı makalenin eş-yazarı Andrea Ferrara yeni bulguların önemini şu şekilde açıklıyor: “Bu Büyük Patlama sonrası bir milyar yıldan az bir süre sonra ‘normal’ bir gökadada görülen bu tür bir ışığa ait en uzak kayıttır. Bu sayede ilk gökadaların büyüme dönemlerini izleyebiliyoruz. İlk defa ilk oluşan gökadaları sönük birer nokta şeklinde değil, iç yapıları nesneler şeklinde görebiliyoru!”.
Gökbilimciler merkez dışından gelen ışımanın nedeni olarak merkezi bulutların yeni oluşan yıldızların neden olduğu şiddetli ortam — hem yoğun ışımaları hem de süpernova patlamalarının etkileri — tarafından dağıtılmış olmasını gösteriyor, bunun yanısıra karbon ışıması gökadalar-arası ortamdan yığılmakta olan yeni soğuk gazın izinden gidiyor.
Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) ile Evren’in erken dönemlerine ait, normal gökadalarda bulunan, en uzak yıldız-oluşumu gaz bulutlarının tespiti yapıldı. Yeni gözlemler sayesinde gökbilimciler ilk gökadaların nasıl oluştuklarını görmeye başlayacak ve bu sayede yeniden-iyonlaşma dönemine ait kozmik sis perdesinin nasıl aralandığını anlamaya çalışacaklar. Şimdiye kadar sönük lekeler olarak görülen nesnelerin gökada kimlikleri ortaya çıkarılıyor.
Büyük Patlama’dan birkaç yüz milyon yıl sonra ilk gökadalar oluşmaya başladığı sırada, Evren hidrojen gazından oluşan bir sisle doluydu. Zamanla sayıları artan parlak kaynaklar — hem yıldızlar hem de karadeliklerden güç alan kuasarlar — sayesinde sislerden arınan Evren zamanla mor-ötesi ışığa duyarlı hale geldi [1]. Gökbilimcilerin yeniden iyonlaşma dönemi adını verdikleri bu dönemde oluşan ilk gökadalar hakkında çok az şey biliniyor ve şimdiye kadar bu nesneler sönük birer leke olarak görülebildi. Ancak ALMA’nın gücünü kullanan yeni gözlemlerle bu durum değişmeye başlıyor.
Roberto Maiolino (Cavendish Laboratuarı ve Kavli Evren-bilim Enstitüsü, Cambridge Üniversitesi, Birleşik Krallık) yönetimindeki bir gökbilimciler ekibi ALMA’yı Büyük Patlama’dan sadece yaklaşık 800 milyon yıl sonra ortaya çıktıkları düşünülen gökadalara doğru yöneltti [2]. Gökbilimcilerin aradıkları şey yıldız ışığı değil, yıldızların oluştukları bölgelerdeki gaz bulutlarından gelen iyonlaşmış karbona ait sönük ışımaydı [3]. Yeni nesil yıldızlarla ilk gökadalara ait olduğu düşünülen soğuk kümelenmeler arasındaki etkileşime bakmak istiyorlardı.
Aynı zamanda şimdiye kadar gözlenmiş aşırı parlak nesnelere de — kuasarlar ya da yüksek yıldız oluşum oranına sahip gökadalar — bakmıyorlardı. Bunun yerine fazla dramatik olmayan, ancak daha yaygın görülen, Evren’i yeniden iyonlaştıran, ve bugün etrafımızda gördüğümüz gökada yığınlarına odaklanmışlardı.
ALMA gökadalardan birinden — BDF 3299 şeklinde adlandırılan — sönük ancak net bir karbon ışıması sinyali aldı. Ancak sinyal gökadanın merkezinden değil, onun yerine kenarından geliyordu.
Çalışmanın anlatıldığı makalenin eş-yazarı Andrea Ferrara yeni bulguların önemini şu şekilde açıklıyor: “Bu Büyük Patlama sonrası bir milyar yıldan az bir süre sonra ‘normal’ bir gökadada görülen bu tür bir ışığa ait en uzak kayıttır. Bu sayede ilk gökadaların büyüme dönemlerini izleyebiliyoruz. İlk defa ilk oluşan gökadaları sönük birer nokta şeklinde değil, iç yapıları nesneler şeklinde görebiliyoru!”.
Gökbilimciler merkez dışından gelen ışımanın nedeni olarak merkezi bulutların yeni oluşan yıldızların neden olduğu şiddetli ortam — hem yoğun ışımaları hem de süpernova patlamalarının etkileri — tarafından dağıtılmış olmasını gösteriyor, bunun yanısıra karbon ışıması gökadalar-arası ortamdan yığılmakta olan yeni soğuk gazın izinden gidiyor.
Yeni ALMA gözlemlerinin bilgisayar benzetimleri ile birleştirilmesi sayesinde ilk gökadalarda görülen ayrıntılı anahtar süreçlerin anlaşılması mümkün hale geliyor. Yıldızlardan gelen ışımanın etkileri, bozulmamış molekül bulutları, kaçmakta olan iyonlaşmış ışıma ve yıldızlar-arası ortamın karmaşık yapısı artık hesaplanabilir ve gözlemlerle karşılaştırılabilir haldedir. BDF 3299’un yeniden iyonlaşmadan sorumlu gökadalara tipik bir örnek olması muhtemel.
“Yıllardır yıldızlar-arası ortamı ve yeniden-iyonlaşma dönemindeki kaynakların oluşumlarını anlamaya çalışıyoruz. Sonunda ALMA ile alınan gerçek verilerle tahmin ve hipotezleri test etmeye ve başlamış olmak oldukça heyecan verici olmakla birlikte, yeni soruları da beraberinde getiriyor. Bu türden gözlemler Evren’deki ilk yıldızlar ve gökadaların oluşumu hakkındaki çoğu zorlu problemin üstesinden gelmemizi sağlıyor,” diye ekliyor Andrea Ferrara.
Son olarak Roberto Maiolino şunları söylüyor: “Bu çalışmayı ALMA olmadan yapmak imkansızdı, başka hiçbir alet bu kadar duyarlılık ve uzaysal çözünürlüğe sahip değil. Bu her ne kadar en derin ALMA gözlemlerinden biri olsa da, yine de nihai yeteneklerinin çok uzağında. ALMA gelecekte ilk gökadaların ince yapılarını görüntüleyerek gelişimlerini ayrıntılı bir şekilde izleyebilecek.
Notlar
[1] Yüksüz hidrojen gazı genç sıcak yıldızlar tarafından salınan tüm yüksek-enerjili mor-ötesi ışığı etkin bir şekilde soğurmaktadır. Sonuç olarak, bu yıldızların Evren’in erken dönemlerinde gözlenebilmesi neredeyse imkansızdır. Aynı zamanda, soğurulan mor-ötesi ışık hidrojeni iyonlaştırmakta ve onu tamamen ışığa duyarlı (geçirgen) hale getirmektedir. Böylece sıcak yıldızlar gaz içerisinde geçirgen baloncuklar meydana getirmektedirler. Bu küreler birleşerek tüm uzayı doldurduğunda ise, yeniden-iyonlaşma tamamlanarak Evren’i (ışığa karşı) geçirgen hale dönüştürmüştür.
[2] Kırmızıya-kayma değerleri 6.8 ila 7.1 arasındadır.
[3] Gökbilimciler özellikle iyonlaşmış karbonla ilgilenmektedirler, çünkü buradaki özel tayf çizgisi yıldızlar tarafından yayılan enerjinin çoğunu göstermektedir, bu sayede gökbilimciler yıldızların oluştuğu soğuk gazı takip edebiliyorlar. Özellikle, ekip bir kez iyonlaşmış karbon ([C II] olarak biliniyor) salınımına bakıyor. Bu ışıma 158 mikrometre dalgaboyunda salınıyor ve Evren’in genişlemesi sayesinde dalgaboyu artarak tam da ALMA’nın gözleyeceği yaklaşık 1.3 milimetre dalgaboyuna kadar uzatılıyor.
ESO-Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi, Mersin)
