Yeni keşfedilen proto-süperküme COSMOS-z3.1-A’nın haritasının açıklamalı bir görünümü. Bu küme, Şili’deki Cerro Tololo’da bulunan Blanco teleskobuna monte edilmiş Karanlık Enerji Kamerası tarafından Güney Yarımküre gökyüzünün geniş bir taraması sırasında elde edilen verilerde keşfedilmiştir. 

Biz, kendi içinde galaksiler, galaksi kümeleri, gaz, toz ve karanlık maddeden oluşan, Kozmik Ağ adı verilen devasa, birbirine bağlı bir ağın parçası olan bir galaksinin içine gömülü, küçücük bir dünyada yaşıyoruz.

Bu ağ, tüm Evren boyunca uzanarak, bulduğumuz en büyük kozmik yapı olma özelliğini taşıyor. Gökbilimciler, bu ağın tohumlarını ve kökenlerini Evrenin ilk dönemlerinde aramak için giderek daha güçlü teleskoplarla bu ağı inceliyorlar.

Yakın zamanda, Şili’deki Victor M. Blanco teleskobundaki Karanlık Enerji Kamerası kullanılarak yapılan bir araştırmadan elde edilen verileri analiz eden bir ekip, ağın bilinen en uzak parçasını, COSMOS-z3.1-A adı verilen bir galaksi proto-süperkümesini buldu.

Bunu yaklaşık 12 milyar yıl önceki haliyle gördüler: Sonunda gördükleri kütleçekimsel olarak birbirine bağlı bir süperküme haline gelen gevşek bir galaksi topluluğuydu.

Bu bebek proto-süperkümenin yapısı, evrenin sadece birkaç milyar yaşında olduğu bir dönemde var olan 10 yoğun galaksi grubunu gösteriyordu.

Daha büyük proto-süperkümeyi oluşturmak üzere birleşmeden önce kendi başlarına kümeler oluşturma sürecindeydiler.

Bu ilkel yapıların incelenmesi, gökbilimcilerin milyarlarca yıl önce modern galaksi yapılarının nasıl oluştuğuna dair yeni bir bakış açısı sunar.

Purdue Üniversitesi’nden Vandana Ramakrishnan liderliğindeki ekip, erken galaksi kümesi ortamları hakkındaki sorulara cevap aramak için kozmik zaman içinde geriye doğru bir yolculuk yapmak amacıyla bu araştırmayı başlattılar.

Ramakrishnan, “Bu projeyle, evrendeki büyük yapıların büyümesini ve içlerindeki galaksilerin evrimini nasıl etkilediğini anlamayı ve ayrıca bu protokümelerin (önküme) daha büyük kozmik ağa nasıl bağlı olduğunu daha iyi anlamayı umuyoruz” dedi.

Video, COSMOS-z3.1-A ve çevresini içeren bölgeye yakından bakmamızı sağlıyor.

ODIN Çağlar Boyunca Geriye Bakıyor

Keşif için kullanılan veriler, ODIN Araştırması’ndan (One-hundred-deg2 DECam Imaging in Narrowbands) elde edildi. Araştırma, üç yıllık bir süre boyunca 100 gecelik gözlemle gerçekleştirildi.

Ekip, Güney yarımküre gökyüzünün şimdiye kadar çekilmiş en derin görüntülerinden bazılarını yakalayarak, galaksi kümelerinin oluşumunun çok erken dönemlerini ortaya çıkardı. Verileri kullanarak  çok uzak 150 protoküme belirlediler.

Bunlar, kozmik tarihin ilk üç milyar yılı içinde bir zamanlar oluşmuştu. Bu kadar erken bir dönemde onları görmek, bilim insanlarına sadece galaksilerin ve kümelerinin kökenlerini değil, aynı zamanda bugün gördüğümüz kozmik ağın oluşumunda oynadıkları rolü de anlama şansı verir.

ODIN araştırmasını gerçekleştiren Karanlık Enerji Kamerası, Şili’deki Cerro Tololo Inter-American Gözlemevi’nde (CTIO) bulunan Victor M. Blanco Teleskobu’na bağlıdır. 

Süper kümelerin evrenle olan bağlantısı, gökbilimcilerin uzun zamandır izini sürdüğü bir konudur. Rutgers Üniversitesi’nden Eric Gawiser’e göre, bu bağlantıyı belirlemek, genel kozmik evrimin ayrıntılarını anlamak için önemlidir.

Gawiser, “yakın evrendeki galaksi kümelerine baktığımızda, bitmiş ürünü görüyoruz. Bu uzak yapı bizi, tek tek parçaların hala bir araya geldiği çok daha önceki bir aşamaya götürüyor. Evrenin en büyük ölçeklerde nasıl yapılar inşa ettiğini incelememizi sağlıyor” dedi.

ODIN araştırmasından elde edilen veriler COSMOS-z3.1-A’nın, Samanyolu’nun kütlesinin yaklaşık 5.000 katı kütleye sahip nadir bir proto-süperküme olduğunu gösteriyor. Kozmik zamanın bu kadar erken bir döneminde böyle büyük bir yapının bulunması oldukça dikkat çekicidir.

Ramakrishnan, “COSMOS-z3.1-A, Evrenin en uç, en yoğun bölgelerini temsil ediyor. Böyle bir nesnenin her 10.000 galaksi kümesi için birden az olması gerektiğini düşünüyoruz!” dedi.

Hiyerarşik Evrimsel Süreci Desteklemek

Gawiser, bu nadir erken protokümelerin keşfinin, Evrenin yapılarının hiyerarşik olarak, yani aşağıdan yukarıya doğru geliştiği fikrini desteklediğini belirtti.

Bu karmaşık bir süreçtir, ancak kozmologların evrenin nasıl evrimleştiğini öne sürdüğü basitleştirilmiş bir bakış açısı şöyledir: En eski Evren, sonunda hidrojen molekülleri oluşturmak üzere birleşen bir proton çorbasıydı.

Hidrojen, karanlık maddenin etkisiyle daha yüksek yoğunluklu bölgelere yönlendirildi. Bunlar bir araya gelerek ilk yıldızları ve galaksileri oluşturmaya başladı.

Galaksiler, kütle çekimiyle kümeler oluşturmak üzere birbirine çekildi ve daha sonra kozmik ağın omurgasını oluşturan süperkümeler meydana geldi.

Ekibin ODIN verilerinden oluşturduğu bu kümelerin 3 boyutlu haritaları, eski yapıların büyük ölçüde topaklı ve düzensiz şekilli olduğunu gösteriyor.

Dahası, bu yapılar birden fazla kozmik ağ ipliğinin kesişim noktalarına sabitlenmiş gibi görünüyor. Bilim ekibi, bu topaklı alt yapının, Evrenin aşağıdan yukarıya doğru inşa edilmiş bir yapı olduğuna dair güçlü bir kanıt olduğunu öne sürüyor.

Protokümeler evrimleştikçe, topaklar bir araya gelecek, sonunda, kozmik zaman ilerledikçe, modern, yerel Evrende gördüğümüze benzer kümeler ortaya çıkacak, bunlar şekil olarak çok daha yuvarlak olacaktır.

Galaksi kümeleri, evrenin en büyük tekil yapılarıdır. Her küme ve süperküme, milyonlarca ışık yılı boyunca uzanan yüz binlerce galaksi içerebilir. Örneğin, Başak Süperkümesi, yaklaşık 150 milyon ışık yılı genişliğindedir.

Başak Süperkümesi’nin kendisi, Laniakea Süperkümesi adı verilen daha büyük bir kozmik ağ parçasının bir parçasıdır. Gözlemlenebilir evrende yaklaşık 10 milyon süperküme bilinmektedir.

Galaksi kümeleri binlerce galaksi içerebilir ve milyonlarca ışık yılı boyunca uzanabilir. Ayrıca evrendeki karanlık maddenin büyük bir kısmını da içerirler; bu maddeyi, görebildiğimiz madde üzerindeki kütleçekimsel etkisi nedeniyle tespit edebiliyoruz.

Vera C. Rubin Gözlemevi tarafından yapılacak gelecekteki araştırmalar, COSMOS-z3.1-A ve evrenin erken dönemlerindeki kardeşleri gibi daha fazla keşfe katkıda bulunmalıdır.

Sonuç olarak, kozmosun en erken dönemlerinden kozmik zamanın çağları boyunca galaksi süperkümelerinin evrimini çok daha iyi anlamamız beklenmelidir.