.
James Webb teleskobu, Büyük Patlama’dan ve ilk galaksilerin doğuşundan kısa bir süre sonra ne olduğuna bakmanın yeni bir yolunu açtı. Şimdi, gözlemleri sayesinde, Teksas Üniversitesi liderliğindeki uluslararası bir astrofizikçi ekibi, dergi tarafından yayınlanan etkileyici bir bulgu olan karmaşık organik moleküllerin varlığıyla en uzak galaksiyi tespit etti. Doğa .
Bunlar, gezegenimizde yaygın olarak bilinen küçük toz molekülleri olan polisiklik aromatik hidrokarbonlardır (PAH’lar). Bunlar, kahve kavurma işleminde olduğu gibi eksik yanmanın yan ürünleri olarak üretilir ve yaşam için gerekli olan daha karmaşık organik bileşenlerde çok önemli bir rol oynadığına inanılır.
J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA
Uyarı: yıldızlar doğuyor
PAH molekülleri, evrendeki yeni yıldız oluşum bölgelerini takip edebilme yeteneklerinden dolayı astronomide büyük ilgi uyandırmaktadır. PAH’lar genç “güneşlerden” gelen ışıkla aydınlatıldıklarında, kızılötesi aralıkta uygun enstrümantasyonla tespit edilebilen son derece parlak bantlar yayarlar. Bu özellik, onları hem yakın hem de uzak galaksilerdeki yeni yıldızların oluşumunu araştırmak için temel bir araç haline getiriyor.
Şimdiye kadar, galaksilerdeki PAH moleküllerinin incelenmesi, mevcut araçların sınırlı duyarlılığı nedeniyle nispeten yakın konumlarla sınırlıydı. Ancak, James Webb bu bakış açısını büyük ölçüde değiştiriyor. Elektromanyetik spektrumun kızılötesi aralığını gözlemlemek için özel olarak tasarlanmış olan bu teleskop, olağanüstü bir ışık toplama yeteneğiyle şimdiye kadar uzaya fırlatılan en büyük ve en karmaşık teleskoptur. Seleflerinden çok daha büyük.
Lansmanı, Big Bang’e yakın bile olsa, son derece uzak galaksileri incelememize izin vererek, galaksiler arası astrofizik alanında devrim yaratıyor. Ayrıca, bize yakın galaksilerin en iç bölgelerini ayrıntılı olarak araştırmak için eşsiz bir fırsat sunuyor.
James Webb, yerel galaksilerdeki süper kütleli karadeliklerin yakınındaki PAH moleküllerinin özelliklerini karakterize etme yeteneğini zaten kanıtladı ve şimdi onları evrenin çok erken aşamalarında tespit etmemize izin veriyor.
Evrenin bebeklik dönemine bir bakış
Bu yeni çalışmada, astronom Justin S. Spilker ve ekibi, 12 milyar ışık yılı uzaktaki bir galakside PAH’lar saptadı; yani, evrenimiz şimdiki yaşının yalnızca onda biriyken.
Bu çalışma özellikle, en küçük PAH’lar (100’den az karbon) ve nötrlerle ilgili olan 3,3 mikronluk bandın tespitini gösterir ve böylece o galakside güçlü bir radyasyon alanının varlığını ortadan kaldırır.
Bu bilimsel atılım, istisnai bir kombinasyon sayesinde mümkün oldu. Bir yanda James Webb’in mükemmel hassasiyeti, diğer yanda kütleçekimsel merceklenme adı verilen bir fenomenin belirleyici yardımı.
S. Doyle / J. Spilker
Albert Einstein tarafından tahmin edilen bu olgu, iki gökada hizalandığında, gözlemcinin bakış açısından, arka plan gökadasının (veya hedef gökadanın) merceğin gökadasının yerçekimi etkisinden dolayı büyütülmesiyle oluşur. Başka bir deyişle, ikincisi, gözlemlediğimiz ışığı güçlendiren ve karakteristik bir halka şekli oluşturan “kozmik bir büyüteç” görevi görür.
Kütleçekimsel mercekler, çok uzak galaksileri, onlarsız çalışmanın mümkün olmayacağı kadar ayrıntılı olarak görmemizi sağlar. Bu durumda, büyütme faktörü 30’dur.
Duman bulundu ama yangın var mı?
Uzayda çok yaygın olan PAH’lar, yıldız doğumunun istisnai “algılayıcılarıdır”. Aktif bir galaksinin yeni yıldızları yaratma hızı ve bunların sayısı ve dağılımı, galaksilerin büyümek için ana yakıtlarını, yani gazı nasıl tükettiklerini bilmemizi sağlar. Bu gaz çoğunlukla yıldızlar ve varsa süper kütleli kara delikler tarafından tüketilir.
PAH’ların da bu tür kara deliklerden etkilenebileceğini not etmek önemlidir. Bu, bir galaksideki yıldız oluşum hızını doğru bir şekilde ölçmek için bu moleküllerin kullanımında belirli sınırlamalar sunar. Ancak Spilker ve işbirlikçileri, PAH’ları güçlü radyasyon alanlarından etkilenmediği için bu galakside baskın bir kara deliğin varlığını ekarte edebildiler.
En önemli sonuçlardan biri, PAH moleküllerinin dağılımı ile yeni yıldız oluşturan bölgelerin aynı olmamasıdır. Yani, PAH’ların olduğu ancak yakın zamanda yıldız oluşumunun olmadığı ve tersinin olduğu bölgeler gözlemlendi. Bu bulgu, evrenin ilk aşamalarındaki yıldızlararası ortamın, bugün gördüğümüz gibi daha olgun bir kozmosta gözlemlediklerimizden önemli ölçüde farklı olabileceğini düşündürmektedir.
Spilker’in kendi sözleriyle, “artık bu molekülleri çok uzak mesafelerden tespit ettiğimizi bildiğimize göre, bir sonraki adım, dumanın (PAH molekülleri) olduğu yerde ateşin (yıldız oluşumu) var olduğunun doğru olup olmadığını anlamaktır”.
Sonuçları, uzak galaksilerde daha fazla çalışmanın önemine işaret ediyor. Bu, PAH’ların fiziksel ve kimyasal süreçlerin yerel galaksilerde gördüğümüzden farklı olabileceği erken Evren’de yeni yıldız oluşumunun göstergeleri olarak ne ölçüde kullanılabileceğini anlamamıza yardımcı olacaktır.
.
