Astronomlar James Webb Uzay Teleskobu (JWST) kullanarak erken dönemdeki kütleli galaksilerin beklenenden çok daha fazla küçük ve soluk yıldız içerdiğini keşfetti. Bu gizli nüfus, bazı galaksilerin önceki tahminlere göre üç ila dört kat daha kütleli olabileceği anlamına geliyor. Bulgu, Büyük Patlama’dan çok kısa süre sonra muazzam ve olgun galaksilerin nasıl oluştuğunu açıklamanın zorluğunu daha da artırıyor. Ayrıca erken evrende düşük kütleli yıldızlar çevresinde gezegenlerin bilim insanlarının fark ettiğinden daha yaygın olabileceğini de gösterebilir.
Astronomlar, erken evrenin en büyük galaksilerinden bazılarının bilim insanlarının daha önce fark ettiğinden çok daha fazla küçük yıldız içerdiğini buldu. Bu gizli nüfus, bu kadim galaksilerin daha önceki tahminlerin gösterdiğinden önemli ölçüde daha kütleli olabileceği anlamına geliyor.
Penn State araştırmacılarının da aralarında bulunduğu uluslararası bir ekip tarafından yapılan keşif, ilk galaksilerin nasıl oluştuğu ve evrildiği konusundaki kuramlar için giderek büyüyen bir zorluğu artırıyor. Bulgular Nature Astronomy’de yayımlandı.
JWST Kadim Galaksilerde Soluk Yıldızları Ortaya Çıkardı
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) kullanılarak araştırmacılar, milyarlarca yıl önce yeni yıldız üretmeyi durdurmuş dokuz kütleli, olgun galaksiyi inceledi. Uzak evrenin JWST gözlemlerini, Çok Büyük Teleskop’tan elde edilen daha önceki yer tabanlı verilerle birleştirdiler.
Ekip, bu kadar büyük uzaklıktaki galaksilerde küçük, soluk yıldızların ve çok daha büyük, parlak yıldızların göreli sayılarını güvenilir şekilde tahmin edebilmeyi ilk kez başardı.
Penn State’de Astronomi ve Astrofizik alanında Dr. Keiko Miwa Ross Orta Kariyer Yardımcı Doçenti ve makalenin ortak yazarı Joel Leja, “Bu galaksiler farklı” dedi. “Anlamamız gerçekten zor olan bir şekilde farklılar, çünkü beklediğimizden daha kütleliydiler — çok daha kütleli, beklediğimizden üç ya da dört kat daha fazla kütleye sahipler.”
Astronomlar ölçümleri her galaksinin ışığını bir spektreye ayırarak yaptı. Bu spektrum içindeki küçük renk değişimleri, hangi tür yıldızların bulunduğunu ortaya çıkarabilir.
Büyük ve ışıklı yıldızlar ışığı domine ederken, daha küçük yıldızlar çok daha soluktur ve tanımlanması çok daha zordur. Penn State araştırmacıları, galaksi sistemlerinden gelen ışığın modellenmesi konusunda uzmanlık ve rehberlik sağladı.
Parlak Yıldızlar Geniş Yıldız Popülasyonlarını Gizleyebilir
Leiden Üniversitesi’nin yakın zamanda doktora derecesini tamamlayan araştırmacısı ve baş yazar Chloe Cheng, “Bir galaksi bir şehir olsaydı, en parlak yıldızlar uzaktan hemen gözünüze çarpan gökdelenler olurdu” dedi. “Modellerimiz, bu nadir parlak yıldızlar tarafından gizlenen çok daha fazla sayıda düşük kütleli yıldız popülasyonunun var olduğunu gösteriyor; gökdelenler arasında gizlenmiş evler gibi. Sonuç olarak bu galaksi, önceki tahminlerin önerdiğinden çok daha kütleli hale geliyor.”
Geleneksel olarak, küçük ve soluk yıldızlarda gizli kütleyi tahmin eden astronomlar, yıldızların evren boyunca kabaca benzer oranlarda oluştuğunu varsaydı. Yeni bulgular bu uzun süredir devam eden varsayımı zorluyor.
Araştırmacılar, erken evrendeki en kütleli galaksilerin Samanyolu gibi daha küçük galaksilerden çok daha büyük bir payda düşük kütleli yıldız içerdiğini buldu.
Leiden Üniversitesi’nde doktora adayı ortak yazar Martje Slob’a göre özellikle bir galaksi öne çıktı. Bu galaksi muhtemelen Büyük Patlama’dan bir buçuk milyar yıldan daha az bir süre sonra oluştu ve önceki hesaplamaların önerdiğinden dört kata kadar daha kütleli olabilir.
Slob, “Buna kadar bu tür ölçümler basitçe imkansızdı” dedi. “Çok uzak galaksileri büyütmeye yeten bir teleskoptan çok daha fazlasına ihtiyaç vardı; ayrıca bu kozmik devler içinde gizli soluk, düşük kütleli yıldızların ince imzalarını güvenilir şekilde tespit etmek için olağanüstü kalitede spektrumlara ve yeni analiz tekniklerine de ihtiyaç vardı.”
Daha Büyük Bir Erken Evren Bulmacası
Bulguların, genç evrende galaksilerin nasıl geliştiğini anlamaya çalışan bilim insanları için büyük sonuçları olabilir.
JWST gökyüzünü gözlemlemeye başladığından beri astronomlar, Büyük Patlama’dan nispeten kısa bir süre sonra var olan beklenmedik derecede kütleli ve olgun galaksileri tekrar tekrar tanımladılar. Bu keşifler zaten galaksi oluşumu modelleri üzerinde baskı oluşturdu.
Penn State Hesaplamalı ve Veri Bilimleri Enstitüsü’ne de bağlı olan Leja, “Bu keşif erken evren anlayışımız için çok önemli sonuçlara sahip” dedi. “JWST’nin fırlatılmasından bu yana astronomlar, Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra var olan şaşırtıcı derecede kütleli ve olgun galaksiler buldular. Bu çok erken galaksilerin bu çalışmada incelenen türdeki galaksilere evrimleştiği düşünülüyor; bu kütleli, erken oluşan galaksilere en fazla dört kat daha fazla yıldız eklemek bu gerilimleri daha da keskinleştiriyor.”
Bu tür galaksiler araştırmacıların daha önce tahmin ettiğinden önemli ölçüde daha fazla yıldız içeriyorsa, bu kadar muazzam sayıda küçük yıldızın kozmik tarihin bu kadar erken döneminde nasıl ortaya çıkabileceğini açıklamak için galaksi oluşumu kuramları hesap vermek zorunda kalacak.
Gizli Yıldızlar Daha Fazla Erken Gezegen Anlamına da Gelebilir
Sonuçlar galaksi oluşumunun ötesine de uzanabilir.
Araştırmaya liderlik eden ve Leiden Gözlemevi’nde ekstragalaktik astronomi profesörü olarak görev yapan Mariska Kriek, “Bu sonuç, daha önce düşünüldüğünden çok daha fazla kütlenin düşük kütleli yıldızlarda gizli olduğunu gösteriyor” dedi. “Bu durum astronominin birçok alanı için sonuçlar doğuruyor. Örneğin birçok gezegen düşük kütleli yıldızların çevresinde döndüğünden, bu erken evrende daha önce varsaydığımızdan daha fazla gezegenin oluştuğunu gösterebilir.”
Önümüzdeki birkaç yıl içinde araştırmacılar aynı tekniği daha da erken dönemlerden gelen galaksileri incelemek için kullanmayı planlıyor. Amaçları, gözlemleri evrenin ilk yıldız ve galaksi kuşaklarının ortaya çıkmaya başladığı zamana daha da yaklaştırmak.
