Pekin Tsinghua Üniversitesinden gökbilimcilerin liderlik ettiği çalışma, yeni cismin z= 5.102 kırmızıya kayma değerine sahip olduğunu ortaya koydu. Bu değer, yeni galaksinin bugüne kadar tespit edilmiş en yüksek kırmızıya kayma değerine sahip; yani evrenin en erken dönemine ait çubuklu galaksi adayı olduğunu gösteriyor.
Araştırmacılara göre çubuklu yapılar, galaksilerin uzun vadeli gelişimi ile yakından ilişkili. arXiv’de yayınlanan makalede araştırmacılar, çubuklu yapıların ortaya çıkması için iki temel senaryoyu açıklıyor.
İlk senaryo galaksinin tamamen kendi içine yani içsel süreçlerine dayanıyor. Eğer bir galaksi diski (yıldız ve gaz tabakası) dinamik olarak soğuksa yani içindeki yıldızlar ve gazlar kendi yörüngelerinde sakin, düzenli ve kararlı bir şekilde dönüyorsa kütleçekimsel dengesizlikler tetikleniyor. Bu düzenli ortamda ufak bir kütleçekim sapması büyüyerek yıldızları eliptik yörüngelere zorluyor ve çubuk yapısı kendiliğinden oluşuyor. Eğer ortam dinamik olarak sıcaksa yani yıldızlar ve gazlar düzensiz, kaotik ve rastgele yönlerde hareket ediyorsa bu ortam kütleçekim dengesizliklerinin büyümesine izin vermiyor ve çubuk oluşumu gerçekleşmiyor.
İkinci senaryoya göre ise dışarıdan başka bir galaksinin yakından geçmesiyle oluşan gelgit etkileri veya gaz bakımından zengin iki galaksinin birleşmesi, çubuk yapısını tetikleyebiliyor.
Çubuklu yapıların gözlemlenemeyeceği düşünülüyordu
Önceki çalışmalarda araştırmacılar, yüksek kırmızıya kayma değerine sahip cisimlere baktıklarında ortamın dinamik olarak sıcak olduğunu veya kaotik olduğunu bildiklerinden çubuklu yapıları bulamayacaklarını düşünüyorlardı. Bu düşünce, Hubble’ın yaptığı gözlemlerle de destekleniyordu. Ancak JWST’nin gelişmiş hassasiyet ve net çözünürlük özelliği sayesinde Hubble’ın göremediği detaylar yakalandı ve bilinenden iki kat daha fazla çubuklu galaksi olduğu ortaya çıktı.
Keşif, Hubble Uzay Teleskobu’nun arşiv verileri ve James Webb’in yeni nesil gözlemlerinin ortak kullanımı sonucunda gerçekleştirildi. Söz konusu galaksi, gökyüzünde “MACS J1149” isimli devasa bir galaksi kümesinin yakınlarında tespit edildi. Bilim insanları galaksinin görüntülerini incelediklerinde sistemin güneydoğu sarmal kolu üzerinde belirgin bir gaz ve yıldız kümesi olduğunu fark etti. Ayrıca araştırmacıların James Webb’in NIRSpec cihazını kullanarak galaksiden gelen ışığı analiz etmesi ışıktan gelen hidrojen, oksijen ve kükürt gibi elementleri net bir şekilde analiz edebilmelerini sağladı. Bu yoğun kümelenme, galaksinin erken dönemdeki oluşumunu kanıtlıyor olabilir.
Işık spektrumu ile tanımlanan bir diğer bulgu, galaksinin merkezinde aktif bir galaksi çekirdeği olması. AGN olarak bilinen cismin, çevresindeki maddeleri yutarak genişleyen bir kara delik olduğu anlaşıldı. Yani merkezdeki çubuklu yapı galaksideki gaz bulutlarını merkeze taşıyor ve merkezdeki kara delik bu yoğun gaz akışıyla beslenerek büyüyor.
Çağının ötesinde bir büyüklük
Kızılötesi ışık dalga boylarında yapılan ölçümler, galaksinin merkezindeki çubuk yapısının gerçek uzunluğunun 4.5 kiloparsel yani yaklaşık 15 bin ışık yılı olduğunu ortaya koydu. Araştırmacılara göre bu boyut, evrenin henüz ilk zamanlarını temsil eden erken kozmik dönem için oldukça büyük. Normal şartlarda o dönemdeki genç galaksilerin merkezinde yer alan çubukların daha kısa olması beklenirken bu galaksinin çubuğu, evrenin milyarlarca yıl sonraki olgun ve yaşlı dönemlerinde görülen dev galaksilerin çubuk boylarıyla benzer nicelikte görülüyor. Ayrıca kütlesel ölçümlere göre cisim, evrenin milyarlarca yıl sonraki dönemlerinde oluşan daha yaşlı çubuklu galaksilerle aynı seviyede.
Gökbilimciler, M1149-BSG-z5 galaksisinin kozmik konumunu belirlemek amacıyla çevresindeki diğer cisimleri de analiz ettiğinde galaksinin sıradan ve boş bir uzay bölgesinde yer almadığını, aksine erken evrene ait yoğun bir protoküme (galaksi kümesi öncülü) içinde bulunduğunu ortaya koydu. Ayrıca galaksinin yaklaşık 69 bin ışık yılı uzağında tespit edilen benzer bir kırmızıya kayma değerine sahip komşu galaksi tespit edildi. Araştırmacılara göre bu derece yoğun ve kalabalık bir kozmik ortamda galaksiler arası kütlesel etkileşimlerin sık yaşanması, merkezdeki çubuk yapısının oluşumunu tetikliyor.
Kaynak: arXiv