Gökbilimciler, En Uzak Gökada Kümesinden Evrenin Nasıl Aydınlandığını Sorguluyor…

Evrende ışığın özgürce parlamasına izin veren milyarlarca yıllık etkinliğe yeni bir bakış.

Most_Distant_Galaxies
EGS77 gökada grubunun bu gösterimi, örtüşen iyonize hidrojen kabarcıklarıyla çevrili gökadaları göstermektedir.
Yaklaşık 13.8 milyar yıl önce evren, kozmik şafakta karanlık bir dönemden ortaya çıktı. Galaksiler yıldızlarla aydınlandıkça, çevrelerinin kimyasal bileşimini değiştirdiler ve ışığın evren boyunca açıkça parlamasına izin verdiler. O eski dönemlere bakmak zor. Ancak, milyarlarca ışık yılı uzaklıkta ve dolayısıyla milyarlarca yıl geriye gidebilen teleskoplarla, bilim adamları evrenin ilk günlerinin nasıl göründüğü hakkında epeyce fikir edindiler. Arizona Üniversitesi’nden Vithal Tilvi liderliğindeki astronomlar araştırmada şimdiye kadar bulunan en uzak gökada grubunu tespit ettiler. Bu genç, parlak nesneler, erken evrenin bulanıklığını temizlemeye aday görünerek gökbilimcilere karanlıktan ışığa geçişin nasıl gerçekleştiğini göstermekte.

Yolu temizleme

Büyük Patlama’dan yaklaşık yarım milyar yıl sonra başlayan “ karanlık çağlar ” sırasında, evreni bolca dolduran hidrojen atomu nötrdü (bir proton ve elektron). Nötr hidrojen, sis içindeki araba farı gibi ışığı saçar, dağıtır. Bu yüzden böyle parçacıklarla dolu evrene içeriden bakmak zordur. İlk galaksiler yıldızlarını oluştururken, bu genç, parlak güneşler ilk ışıklarını yaymaya başlar. Işıklar etraflarındaki hidrojeni iyonlaştırır ve elektronları öldürür. İyonize hidrojen artık ışığı saçmaz olur.

Bu nedenle Büyük Patlama’dan yaklaşık bir milyar yıl sonra sis temizlenmiştir ve ışık serbestçe hareket edebilir. Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden ekip üyesi James Rhoads, “İlkbaharda eriyen donmuş bir göle benziyor: Malzeme orada, aynı atom kümesi, ancak fiziksel koşullarını değiştirdiler. Mallarını sonraki 13 milyar yıl içinde geri dönmeyecek şekilde değiştirdiler” dedi.

Kabarcıkları üfleme

Gökbilimciler, reiyonizasyon (yeniden iyonlaşma; kavramsal olarak evrendeki hidrojenin iyonize olduğu zamanı nitelemektedir) adı verilen bu geçişi anlama konusunda ilerleme kaydetmiş olsalar da, bunun nasıl gerçekleştiğini tam anlamıyla çözemediler. Simülasyonlara göre, erken galaksiler çevrelerini tüm evren iyonize olana kadar oluşturdukları birbirine bağlanan baloncuklarla iyonize etti. Ancak bu simülasyonlar, yeniden iyonlaşmanın ilerlemiş olabileceği birkaç olası yol sunuyor.

how the early universe shine photos ile ilgili görsel sonucu

Hangi senaryonun doğru olduğunu araştıran ekip, genç galaksiler ve yıldızlar tarafından üretilen Lyman-alfa (hidrojen elektronun iyonlaşması sırasında yayınladığı ışınım) dalgaboyunda araştırma yapmak için Kitt Peak Gözlemevi’nin 4 metrelik Mayall Teleskobu’nda bulunan Son Derece Geniş Alan Kızılötesi Görüntüleyicisi’ni (NEWFIRM) kullandı. Ly-α ışınımı ultraviyole dalga boylarında yayılmasına rağmen, zamanla kırmızıya kaymış veya gerilemiştir. Çalışmada ortaya çıkan erken gökadalar, Lyman-alfa ışınımının dağılma yerine parlamaya izin vermesi için çevresini yeterince iyonize etmiş olmalıydı.

Ekip aradıklarına uyan üç uzak gökada tespit etti. Bu üç galaksi birlikte, EGS77 adlı bir galaksi grubu oluşturur. Şimdiye kadar görülen en uzak gökada grubudur. Uzak galaksilere bakmak, geçmişe bakmak gibi bir şey olduğu için, gökbilimciler EGS77’yi, evrenin şimdiki yaşının sadece yüzde 5’i kadar olduğu yani Büyük Patlama’dan yaklaşık 680 milyon yıl sonra göründüğü gibi görüyorlar.

Her galaksi, ışığın bölgeden serbestçe kaçabileceği kadar büyük olan yaklaşık 2 ila 3 milyon ışık yılı çapında bir iyonize hidrojen balonu üretmekte. Dahası, bu kabarcıklar o kadar büyüktür ki üst üste, iyonlaşmış hidrojenle dolu daha geniş, tek bir alan bölgesi oluşturuyorlar. EGS77, reiyonizasyon sürecinde yakalanan ilk gökada grubudur. Bulgu, erken evrendeki bu hayati ama görülmesi zor geçişin daha iyi anlaşılmasına kapı açıyor.

Rhoads’a göre: “Yeniden iyonlaşma, tipik bir hidrojen atomunun hayatında ilginç bir şeyin son kez gerçekleştiği bu tarihi anlamak önemlidir. Lyman-alfa gördüğünüz yerde kaç gökada olduğuna bakarsanız, evrenin hangi kısmının iyonize olması gerektiğine dair bir nüfus sayımı yapmaya başlayabilirsiniz. Yani, bunu kozmik tarihin farklı dönemlerinde yaparak yaptığımız şey, yeniden iyonlaşmanın ilerlemesini haritalamaktır. Bu, nihayetinde gökbilimcilerin ilk yıldızların ve galaksilerin ışıklarıyla kozmosu sonsuza kadar nasıl değiştirdiklerini ortaya çıkarmasına yardımcı olacaktır.”