Sanatçının uzak bir kuasar ve onu besleyen süper kütleli kara delik çizimi.

James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) en büyük başarılarından biri, bilim insanlarının Evren çok gençken var olan galaksileri incelemelerine olanak sağlamasıdır.

Bu, JWST’nin tasarımını şekillendiren temel hedeflerden biriydi. Teleskop, en eski galaksilerin yüksek çözünürlüklü görüntülerini sağlayarak gökbilimcilere ve kozmologlara bunların zaman içinde nasıl evrimleştiklerini daha iyi anlamalarını sağlıyordu.

Bu çalışmanın özünde, günümüzde galaksilerin merkezlerinde bulunan süper kütleli kara deliklere (SMBH) dönüşen erken dönem büyük kütleli kara deliklerin incelenmesi yatmaktadır.

Bilim insanlarının şaşkınlığına rağmen, JWST’nin ilk gözlemleri, kozmolojik modellerin daha önce öngördüğünden çok daha büyük görünen bir galaksi ve kara delik popülasyonunu ortaya çıkardı.

Bu durum, galaksilerin ve büyük kara deliklerin erken Evren döneminde nasıl bu kadar hızlı oluşmuş olabileceğine dair yeni teorilerin ortaya çıkmasına yol açtı.

Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, uluslararası bir araştırmacı ekibi, merkezlerinde 12,9 milyar yıl önce (Büyük Patlama’dan 1 milyar yıl sonra) var olan büyük kara delikler bulunan iki galaksiyi inceledi.

Çalışma, bu kütle çekim devlerinin erken galaksilerin evrimini nasıl şekillendirdiğine dair yeni bilgiler sunuyor. Araştırmaya  Waseda Enstitüsü’nden (WIAS) Dr. Masafusa Onoue ve Wuhan Üniversitesi’nden Prof. Xuheng Ding liderlik etti.

1950’lerden itibaren bilim insanları, büyük galaksilerin merkezlerinde SMBH’ler bulunduğunu anlamalarını sağlayacak bir dizi keşif yapmaya başladılar. Bu ilk olarak, evrende “yarı yıldız nesneleri” (kuasarlar) olarak adlandırılan parlak radyo kaynaklarının keşfiyle ortaya çıktı.

Bu nesnelerin daha sonraki gözlemleri, aslında özellikle parlak olan galaksilerin çekirdek bölgeleri olduklarını ortaya çıkardı ve bu da Aktif Galaktik Çekirdekler (AGN) teriminin ortaya çıkmasına yol açtı.

1970’lerden itibaren bilim insanları, AGN’lerin merkezinde, yüz bin ila birkaç yüz milyar güneş kütlesi arasında değişen kara delikler olan son derece kompakt nesnelerin bulunduğunu belirlediler.

Gökbilimciler, kuasarları inceleyerek gece gökyüzündeki uzak galaksileri tespit edebilir. Ayrıca şekil ve davranışlarının zaman içinde nasıl evrimleştiği hakkında daha fazla bilgi edinebilirler.

Galaksimize yakın olanların gözlemleri, galaksinin kütlesi ile merkezindeki kara delik arasında güçlü bir bağ olduğunu ve bunların birlikte evrimleştiklerini göstermiştir.

Galaksiler ve küçük kütleli kara delikleri (SMBH) hakkında öğrendiğimiz her şeye rağmen, ikisi arasındaki ilişki ve nasıl oluştukları konusunda hâlâ çözülmemiş sorular bulunmaktadır.

İşte bu nedenle gökbilimciler, erken Evren döneminde (Büyük Patlama’dan 1 milyar yıldan kısa bir süre sonra) var olan galaksileri gözlemlemek için bu kadar istekli olmuşlardır.

Ekip, çalışmalarında, Hawaii’deki Subaru Teleskobu tarafından Hyper Suprime-Cam Subaru Stratejik Programı (HSC-SSP) kapsamında ilk kez tespit edilen, bilinen en uzak kuasarlardan ikisi olan J2236+0032 ve J1512+442 adlı iki kuasar üzerinde yoğunlaştı.

O zamandan beri, yıl boyunca faaliyet gösterdiği JWST’nin Yakın Kızılötesi Spektrografı (NIRSpec) kullanılarak takip gözlemlerine tabi tutuldular.

NIRSpec verileri, ana galaksilerin yaklaşık 12,9 milyar yıl önce yaklaşık 40 ila 60 milyar güneş kütlesine ulaştığını ortaya koydu; bu, Evren’in yalnızca 800 milyon yaşında olduğu düşünüldüğünde son derece hızlı bir gelişmedir.

Bu durum şaşırtıcıydı, çünkü önceki araştırmalar, SMBH’lerin yıldız oluşumunu durdurarak, yani “söndürme” olarak bilinen bir süreçle, ana galaksilerin büyümesini bastırdığını göstermişti.

Yoğun yıldız oluşum oranları yaşayan “yıldız patlaması” galaksilerinin “durgun” hale geçmesinin sebebinin bu olduğuna inanılıyordu.

Onoue, “Büyük Patlama’dan bir milyar yıldan kısa bir süre sonra Evren’de böylesine olgun galaksilerin bulunması tamamen beklenmedik bir durumdu. Daha da dikkat çekici olanı, bu ‘ölmekte olan’ galaksilerin hâlâ aktif süper kütleli kara deliklere ev sahipliği yapmasıdır” dedi.

Bu bulgular, özellikle de Evren’in erken dönemlerinde var olan en hızlı büyüyen galaksilerin evriminde SMBH’lerin oynadığı rolü yansıttıkları için önemlidir.

Ayrıca, galaksilerin büyüme geçmişine dair iç görüler sunarak, mevcut kozmolojik modellerimizdeki Karanlık Madde ve Karanlık Enerji gibi diğer bazı gizemlere ışık tutabilir.

Ekip, ileride JWST verilerini analiz etmeye devam edecek ve erken Evren döneminde SMBH’lerin ve ev sahibi galaksilerinin dinamikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için ek gözlemler yapmayı umuyor.