Webb, 8,5 Milyar Yıllık Denizanası Galaksisini Keşfetti

James Webb Uzay Teleskobu'ndan elde edilen verilerde, Waterloo Üniversitesi'nden bir ekibin liderliğindeki araştırmacılar, ışığı yaklaşık 8,5 milyar yıl önce yola çıkmış bir "denizanası" galaksisi adayı tespit ettiler. z = 1,156 kırmızıya kayma değerinde kataloglanan ve COSMOS alanındaki JWST gözlemlerinde gün yüzüne çıkarılan nesne, yakındaki denizanası sistemlerini tanımlayan uzun, dokunaç benzeri gaz ve genç yıldız akıntılarını sergiliyor. The Astrophysical Journal'da "JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z=1.156" başlığıyla yayımlanan keşif, çevresel sıyırma fenomenini kozmik tarihte gökbilimcilerin daha önce doğruladığından çok daha erken bir döneme taşıyor.

COSMOS alanında James Webb Uzay Teleskobu keşfi

Sönük ve uzak galaksilerin net bir görüntüsünü sunduğu için titizlikle seçilen derin ve düzenli bir gökyüzü parçası olan COSMOS alanı, araştırmalar için temel bir çalışma sahası olmuştur. Araştırmacılar, iyi çalışılmış bu bölgeden gelen JWST görüntüleme ve spektroskopi verilerini yeniden incelediler ve çevreleri tarafından aktif olarak dönüştürülen galaksilerin izlerini ararken denizanası adayını belirlediler. COSMOS alanı minimum ön plan kirliliğine ve çok derin çoklu dalga boyu kapsamına sahip olduğu için, JWST'nin kızılötesi hassasiyeti, kozmolojik mesafe nedeniyle gerilmiş ve kızarmış ancak hala uzaysal olarak çözümlenebilen özellikleri görmeyi mümkün kılıyor.

Waterloo Astrofizik Merkezi'nde Banting Doktora Sonrası Araştırmacısı olan Dr. Ian Roberts, bulguyu beklenmedik olarak nitelendirdi: Ekip veri setini tararken, belirgin bir morfolojiye sahip —uzun, sürüklenen filamentli yapılar ve kompakt bir çekirdek— belgelenmemiş uzak bir galaksi fark etti. JWST'nin yakın kızılötesindeki çözünürlüğü ve COSMOS'un katmanlı verilerinin birleşimi, ekibin galaksinin kırmızıya kayma değerini ölçmesine ve evren tarihinin erken dönemlerinde yoğun bir ortamda aktif sıyırmaya maruz kalan bir sistemin fiziksel resmini oluşturmasına olanak tanıdı.

Denizanası galaksisini tanımlayan nedir?

Denizanası galaksileri, hareket eden bir galaksinin arkasında sürüklenen gaz ve yeni oluşmuş yıldızlardan meydana gelen uzun, dokunaç benzeri kuyrukları nedeniyle bu şekilde adlandırılan morfolojik bir sınıftır. Bu kuyruklar sadece görsel bir özellik değildir: Bir galaksi, galaksi kümelerini dolduran sıcak ve yoğun gazın içinden hızla geçtiğinde oluşurlar. Bu küme içi ortamın bir galaksinin yıldızlararası gazı üzerindeki baskısı —ram-basınç sıyırması (ram-pressure stripping) olarak bilinen bir süreç— tıpkı rüzgarın bir arabanın üzerindeki su zerreciklerini süpürmesi gibi malzemeyi galaksiden dışarı atar ve geride gazın soğuyup yeni yıldızlara dönüştüğü uzun akıntılar bırakır.

Hubble ve yer tabanlı teleskoplar gibi araçlarla gözlemlenen yakın örnekler, kuyruklarda muazzam yıldız oluşum düğümlerini ve galaksi diskinde yıldız oluşumunun aniden kesilmesini ortaya koymaktadır. z = 1,156 adayını dikkate değer kılan şey, aynı fiziksel süreçlerin evren önemli ölçüde daha gençken de işlediğini göstermesidir; bu da küme ortamlarının galaksiler için standart modellerin öngördüğünden daha erken dönemlerde bile zorlu olabileceği anlamına gelir.

Erken dönem küme sıyırmasına dair James Webb Uzay Teleskobu kanıtları

Bu keşiften önce gökbilimciler, güçlü ram-basınç sıyırması üretecek kadar büyük kümelerin, bir civarındaki kırmızıya kayma değerlerine karşılık gelen dönemlerde daha nadir olduğunu düşünüyorlardı. Yeni aday, yaklaşık 8,5 milyar yıllık bir geriye bakış süresine tekabül eden z = 1,156 değerinde sıyırma ile tutarlı net morfolojik işaretler gösteriyor. Bu zamanlama, günümüzün iyi yerleşmiş, devasa kümeler döneminden çok daha öncesine dayanıyor ve sıyırma kapasitesine sahip ön-kümelerin veya yoğun ortamların galaksileri şimdiden aktif olarak yeniden şekillendirdiğini gösteriyor.

Bunun iki temel sonucu vardır. Birincisi, yıldız oluşumunu sönümleyen ve gaz zengini sarmal galaksileri pasif küme sakinlerine dönüştüren çevresel süreçler, birçok simülasyonun öngördüğünden daha erken ve daha yaygın şekilde etkili olmuş olabilir. İkincisi, böyle bir galaksinin varlığı, bugün kümelerde bulunan büyük "ölü" galaksi popülasyonunun oluşumu için bir mekanizma sağlar: Gaz sıyırması yıldız oluşumunun sonunu hızlandırarak, küme çekirdeklerine hakim olan kırmızı ve durgun sistemleri geride bırakır.

JWST kuyrukları nasıl gördü: görüntüleme ve bağlam

Yakın ve orta kızılötesi dalga boyları için optimize edilmiş olan JWST enstrümanları, optik ışığı kızılötesine kaymış olan uzak galaksilerin yapılarını çözümlemek için kritiktir. Pratik anlamda bu, JWST'nin hem kompakt yıldız çekirdeğini hem de kozmolojik mesafelerdeki bir denizanası galaksisinin genişlemiş, sönük filamentlerini ortaya çıkaran yıldız ışığını ve tozla yeniden işlenmiş emisyonu görüntüleyebileceği anlamına gelir. COSMOS alanının sıcak küme içi gazı izleyen X-ışını haritalarından, çevresel bağlam sağlayan yer tabanlı spektroskopiye kadar uzanan geniş yan verileri, araştırmacıların galaksinin gerçekten yoğun bir ortamda mı bulunduğunu yoksa sadece bir ortamın yakınında mı yansıtıldığını yorumlamasına yardımcı olur.

Makale, nesneyi tartışmasız bir vaka yerine güçlü bir aday olarak sunsa da, morfolojik kanıtlar ve kırmızıya kayma değerinin birleşimi, onu sıyırmaya maruz kalan bir galaksinin en erken ikna edici örneklerinden biri haline getiriyor. Takip eden JWST gözlemleri ve derin X-ışını veya radyo verileri, çevredeki sıcak ortamın varlığını doğrulamaya ve sistemin dinamiklerini daha sağlam bir şekilde kurmaya yardımcı olabilir.

Bu bulgu galaksi evrimi için neden önemli?

Galaksiler, iç ve dış süreçlerin bir karışımı yoluyla evrimleşirler. İç süreçler —yıldız oluşumundaki gaz tüketimi, süpernovalardan ve aktif çekirdeklerden gelen geri besleme— ortamdan bağımsız olarak işler. Gelgit etkileşimleri ve ram-basınç sıyırması gibi dış süreçler ise çevreye bağlıdır. z ≈ 1,156'da sıyrılmış galaksiler bulmak dengeyi değiştiriyor: Bu durum, çevre odaklı dönüşümün evrenin şimdiki yaşının yaklaşık yarısında olduğu dönemde zaten önemli olduğunu gösteriyor.

Bu değişim, galaksi birleşimi ve sönümlenmesi modelleri için somut sonuçlar doğurmaktadır. Galaksilerin gözlemlenen demografisini yeniden oluşturmayı amaçlayan simülasyonlar, artık en azından bazı bölgelerde daha güçlü veya daha erken çevresel etkileri hesaba katmalıdır. Gözlemsel astronomi için bu keşif, JWST'nin daha önce sadece bulanık veya bütünleşik sinyaller olarak erişilebilen geriye bakış sürelerinde, galaksilerin ve ortamlarının etkileşimini çözümleyebileceğinin bir kanıtıdır.

Sonraki adımlar: Adayın doğrulanması ve komşuluğunun haritalanması

Ekipler, COSMOS gibi geniş tarama alanlarını yeni bir hassasiyet ve çözünürlükle yeniden işledikçe James Webb Uzay Teleskobu sürprizler sunmaya devam ediyor. Yüksek kırmızıya kayma değerinde tanımlanan her yeni nesne sadece bir veri noktası değil, aynı zamanda kozmik zaman boyunca galaksileri şekillendiren fiziksel süreçlerin bir sondasıdır ve z = 1,156 denizanası adayı, derin kızılötesi görüşün genç evrene dair anlatımızı nasıl yeniden şekillendirdiğinin canlı bir örneğidir.

Kaynaklar

• The Astrophysical Journal (araştırma makalesi: "JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z=1.156")
• Waterloo Üniversitesi (Waterloo Astrofizik Merkezi)
• James Webb Uzay Teleskobu (NASA/ESA/CSA gözlemleri)
• COSMOS (Kozmik Evrim Araştırması)