James Webb teleskobunun keşfettiği yeni galaksi Zhúlóng, Samanyolu’na benzeyen yapısıyla dikkat çekerken, bu olgunluğa evrenin ilk milyar yılında ulaşmasıyla şaşırtıyor.
Evrenin ilk zamanları hakkında bildiklerimizi kökten sarsacak yeni bir keşfe imza atıldı. NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST), evrenin oluşumundan sadece 1 milyar yıl sonra var olmuş olağanüstü bir spiral galaksi keşfetti. Araştırmacılar, bu galaksiye Çin mitolojisinde gece ve gündüzü kontrol eden efsanevi bir ejderha figüründen ilhamla “Zhúlóng” (Meşale Ejderhası) adını verdi. Bu galaksi, yalnızca uzaklığıyla değil, yapısal olgunluğu ve muazzam kütlesiyle de dikkat çekiyor.
Zhúlóng, yaklaşık 12,8 milyar yıl önceki haliyle gözlemlendi. Bu, evrenin yaşı göz önüne alındığında (yaklaşık 13,8 milyar yıl), galaksinin evrenin doğumundan yalnızca bir milyar yıl sonra oluştuğu anlamına geliyor. Astronomlar için bu oldukça erken bir zaman dilimi. Çünkü galaksilerin bu kadar kısa sürede, üstelik olgun ve düzenli bir yapıya sahip olacak şekilde oluşabileceği daha önce öngörülmüyordu.
Grand-design spiral galaksi nedir?
Zhúlóng’un en dikkat çeken özelliklerinden biri, bir “grand-design spiral galaksi” olması. Bu terim, galaksilerin spiral kollara sahip olan en düzenli ve simetrik türlerini tanımlamak için kullanılıyor. Spiral galaksiler, merkezden dışa doğru uzanan kollarıyla tanınıyor. Bu kollar genellikle yeni yıldızların oluştuğu aktif bölgeleri içeriyor. Grand-design spiral galaksilerde bu kollar belirgin, simetrik ve galaksinin tümüne yayılmış durumda oluyor. Yani adeta bir galaksi kataloğundaki örnek model gibi görünürler.
Zhúlóng’un spiral kolları, tam 19 kiloparsek (yaklaşık 62 bin ışık yılı) boyunca uzanıyor. Galaksinin çapı, Samanyolu ile kıyaslanabilecek büyüklükte. Üstelik sadece boyut olarak değil, kütle açısından da Samanyolu’yla benziyor: Zhúlóng’un toplam yıldız kütlesi yaklaşık 100 milyar güneş kütlesi civarında.
Zhúlóng’un merkezinde quiescent (sönmüş) bir bulge, yani yıldız oluşumu durmuş, yaşlı yıldızlardan oluşan yoğun bir merkez bölgesi bulunuyor. Bu bölge, kızılötesi filtrelerle yapılan gözlemlerde oldukça kırmızı görünüyor. Bu kırmızı renk, yıldız oluşumunun durduğunu ve yıldızların yaşlanmış olduğunu gösteriyor. Galaksinin dış kısımlarında ise hala yıldız oluşumu sürüyor. Bu durum, galaksinin “içten dışa büyüme” (inside-out growth) adı verilen bir evrim süreci geçirdiğini gösteriyor.
Bu modelde galaksinin merkezi, ilk olarak hızlı şekilde yıldız oluşturarak olgunlaşıyor. Daha sonra bu süreç yavaşlar ve yıldız oluşumu dış bölgelere kayıyor. Bu, olgun galaksilerde sıkça görülen bir yapı. Ancak bu kadar erken bir dönemde, bu kadar olgun bir yapının görülmesi, mevcut galaksi oluşum modellerine göre beklenen bir durum değildi.
Samanyolu bu kadar yaşlıyken neden şaşırıyoruz?
Samanyolu Galaksisi’nin de yaşı yaklaşık 13.6 milyar yıl. Yani o da evrenin ilk dönemlerinde oluşmaya başladı. Ancak önemli fark, bu galaksinin bugünkü karmaşık spiral yapısına ulaşmasının milyarlarca yıl sürmüş olması. Zhúlóng ise benzer bir yapıya çok daha erken bir evrede ulaşmış gibi görünüyor. Bu durum, gökbilimciler için büyük bir sürpriz. Çünkü modern kozmolojiye göre, galaksiler evrenin erken dönemlerinde daha çok küçük, dağınık ve düzensiz yapılara sahip olur. Büyük, düzenli galaksilerin oluşumu için daha uzun zaman gerektiği düşünülüyordu.
Zhúlóng’un en dikkat çekici yönlerinden biri, sadece büyük ve spiral yapıda olması değil; aynı zamanda merkezinde yıldız üretimini tamamlamış, yaşlı yıldızlardan oluşan kırmızı bir çekirdeğe sahip olması. Bu çekirdek, yıldız üretimi durmuş olan “quiescent” (sessiz) bir bölge olarak tanımlanıyor. Ancak galaksinin dış bölgelerinde hala yıldız oluşumu devam ediyor. Bu durum, “içten dışa galaksi büyümesi” (inside-out growth) olarak bilinen ve genellikle çok daha geç evrelerde görülen bir gelişim sürecini işaret ediyor.
Ayrıca galaksinin kütlesi de şaşırtıcı derecede büyük. Yapılan analizlere göre Zhúlóng, yaklaşık 100 milyar Güneş kütlesinde yıldız barındırıyor. Bu da onu, Samanyolu kadar büyük bir galaksi haline getiriyor. Fakat dikkat çekici olan bir başka nokta, tüm bu büyüklüğe rağmen yıldız üretim hızının görece düşük olması.
Yıldız oluşum oranı neden düşük?
Her ne kadar dış bölgelerde yıldız oluşumu sürüyor olsa da Zhúlóng’un genel yıldız oluşum oranı (Star Formation Rate – SFR) oldukça düşüktür: Yılda yalnızca 66 güneş kütlesi kadar. Bu değer, aynı dönemdeki benzer kütleli galaksilerin ortalamasının çok altında. Bu da galaksinin aktif yıldız oluşumu dönemini geride bırakmış olabileceğini düşündürüyor.
Yıldız oluşum oranı, bir galaksinin ne kadar aktif olduğunu gösteren önemli bir ölçüttür. Bu oran ne kadar yüksekse, galaksi o kadar genç ve üretken kabul edilir. Zhúlóng’un düşük SFR değeri, onun sönümlenme (quenching) sürecine girdiğini, yani yıldız üretimini yavaşlattığını gösteriyor.
Bugüne dek yapılan gözlemler, spiral galaksilerin çoğunlukla evrenin daha olgun dönemlerinde ortaya çıktığını gösteriyordu. Genellikle 11,5 milyar yıldan daha eski evren parçalarında spiral yapılar nadiren görülüyordu. Bu nedenle z = 5.2 kırmızıya kayma değerine sahip (yani çok uzak ve çok eski) Zhúlóng gibi düzenli bir spiral yapının varlığı bilim dünyasında şaşkınlık yarattı.
Kırmızıya kayma (redshift), bir gök cisminin bizden ne kadar uzak olduğunu ve ışığının ne kadar “geriye” gittiğini gösteren bir ölçüdür. Z = 5.2, galaksinin ışığının bize ulaşmasının 12.8 milyar yıl sürdüğünü, dolayısıyla galaksinin o kadar zaman önceki hâlini gözlemlediğimizi ifade eder.
Bu keşif ne anlama geliyor?
Zhúlóng’un keşfi, galaksilerin ne kadar hızlı bir şekilde büyüyüp düzenli yapılara dönüşebileceğine dair anlayışımızı değiştiriyor. Bu, Samanyolu gibi büyük ve yapılandırılmış galaksilerin, evrenin düşündüğümüzden 10 kat daha hızlı bir şekilde oluşabileceğini gösteriyor. Ayrıca, galaksilerin oluşumunda hangi mekanizmaların etkili olduğu, yıldız oluşumunun ne zaman ve nasıl durduğu gibi sorulara yeni perspektifler sunuyor.
JWST ve diğer gözlemevlerinden alınacak daha ayrıntılı verilerle Zhúlóng’un iç yapısı ve geçmişi daha detaylı olarak incelenecek. Bu galaksi, bilim insanlarına erken evrendeki galaksi oluşumu hakkında eşsiz bir laboratuvar sunuyor. Şimdiden Zhúlóng’un, evrenin ilk zamanlarındaki gizemleri çözmek adına kilit bir rol oynayacağı kesin.
Kaynak: Astronomy & Astrophysics
