James Webb Uzay Teleskobu, evrenin en erken dönemlerine ait gözlemleriyle kozmolojide köklü soruları yeniden gündeme getiriyor. Evrenin bugünkü yaşının yalnızca yüzde 3’üne denk gelen bir zamanda görülen bazı yapılar, mevcut galaksi ve yıldız oluşum modelleriyle açıklanamıyor. Yeni bir çalışma ise bu farklı görünen gizemlerin ortak bir fiziksel kökene sahip olabileceğini öne sürüyor: karanlık yıldızlar.
UHZ1: Çok genç bir evrende çok büyük bir kara delik
Araştırmanın merkezinde üç temel problem yer alıyor. Bunlardan ilki, UHZ1 adı verilen ve 13,2 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunan genç bir galaksi. Bu galaksi, evren insan ömrüne uyarlanırsa yaklaşık üç yaşındayken gözlemleniyor. Buna rağmen UHZ1’in merkezinde, Güneş’in milyonlarca katı kütleye sahip bir süper kütleli kara delik bulunuyor. Standart kozmik senaryolara göre, bu kadar kısa bir sürede bu büyüklükte bir kara deliğin oluşması mümkün görünmüyor. Normal yıldızlardan başlayan büyüme süreçleri için zaman yeterli olmuyor.
Mavi canavar galaksiler neden beklenmiyordu?
İkinci gizem, James Webb verilerinde tanımlanan ve “mavi canavar” olarak adlandırılan galaksiler. Bu yapılar aşırı parlak, son derece kompakt ve neredeyse tamamen tozsuz görünüyor. Ancak erken evrende galaksilerin bu kadar parlak olması için yeterli yıldız oluşum süresi, bu kadar küçük kalabilmeleri için yeterli yapılaşma ve bu kadar tozsuz olmaları için yeterli yıldız patlaması bulunmuyor. Bu özellikler, mavi canavarları klasik galaksi evrimi modellerinin dışına itiyor.
Küçük kırmızı noktalar kozmolojiyi zorluyor
Üçüncü gizemli sınıf ise “küçük kırmızı noktalar”. Bu nesneler çok kompakt yapılarıyla dikkat çekiyor, neredeyse hiç kozmik toz içermiyor ve en şaşırtıcı özellikleri olarak X-ışını yaymıyorlar. Oysa bu kadar yoğun ve parlak olması beklenen kaynakların X-ışını üretmesi gerekiyor. Bu durum, küçük kırmızı noktaların bilinen yıldız, galaksi ya da aktif çekirdek sınıflarına tam olarak uymamasına yol açıyor.
Colgate Üniversitesi liderliğinde yürütülen ve Universe dergisinde yayımlanan çalışma, bu üç problemin karanlık yıldızlar adı verilen kuramsal nesnelerle birlikte açıklanabileceğini gösteriyor. Karanlık yıldızlar, evrenin ilk dönemlerinde, karanlık madde açısından zengin bölgelerde oluşan ilk yıldız türleri olarak tanımlanıyor. Bu yıldızlar, bildiğimiz yıldızlar gibi nükleer füzyonla değil, karanlık madde parçacıklarının birbirini yok etmesiyle açığa çıkan enerjiyle besleniyor.
Colgate Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü Yardımcı Doçenti Cosmin Ilie, “JWST’nin kozmik şafak verilerinin ortaya koyduğu en önemli gizemlerden bazıları aslında karanlık yıldız teorisinin özellikleridir,” dedi.
Phys.org’un haberine göre; enerji kaynağı, yıldızın erken çökmesini engelliyor ve onun olağanüstü büyüklüklere ulaşmasına izin veriyor. Sonuçta bu dev yapılar çöktüğünde, doğrudan süper kütleli kara delik tohumları oluşturabiliyor. Bu mekanizma, hem UHZ1 gibi galaksilerdeki erken ve büyük kara delikleri, hem mavi canavarların aşırı parlaklığını, hem de küçük kırmızı noktaların alışılmadık ışınım özelliklerini tek bir çerçevede açıklıyor.
JWST verilerinde karanlık yıldız izi
Ayrıca James Webb gözlemlerinde, karanlık yıldızlara özgü olduğu düşünülen helyum soğurma izlerine de dikkat çekiyor. İzler, daha önce JADES-GS-14-0 adlı bir kaynakta görülmüşken, şimdi JADES-GS-13-0 için de raporlanıyor. Bu bulgular, karanlık yıldızların doğrudan kanıtı olmasa da, kuramla uyumlu güçlü gözlemsel ipuçları sunuyor.
Bilim insanlarına göre karanlık yıldızlar doğrulanırsa, bu yalnızca ilk galaksilerin ve kara deliklerin nasıl oluştuğunu açıklamakla kalmayacak. Aynı zamanda karanlık maddenin fiziksel doğasına dair doğrudan bilgi sağlayabilecek. Bu da yer tabanlı parçacık deneyleriyle yürütülen karanlık madde arayışlarına, kozmik ölçekte tamamlayıcı bir pencere açacak.
James Webb’in erken evrene dair sunduğu beklenmedik veriler, kozmolojinin yerleşik kabullerini zorluyor. Karanlık yıldızlar ise bu kozmik bilmecede, ilk kez farklı görünen parçaları bir araya getiren ortak bir çözüm adayı olarak öne çıkıyor.
Kaynak: Universe