Kendi Samanyolu galaksimiz de dahil olmak üzere bugün Evren'de gördüğümüz devasa galaksiler başlangıçta çok daha küçüktü. Evren'in 13,7 milyar yılı boyunca gerçekleşen birleşmeler bugünkü devasa galaksileri yavaş yavaş bir araya getirdi. Ancak bunlar sadece yıldız kümeleri olarak başlamış olabilirler.
En eski galaksileri anlamak amacıyla JWST (James Webb Uzay Teleskobu), nasıl bu kadar büyük olduklarına dair ipuçları bulmak için onların eski ışıklarını inceledi.
JWST, Evren'in şu anki yaşının yalnızca yüzde 5'i kadar olduğu zamanları etkili bir şekilde görebiliyor. O uzak geçmişte, sonunda Samanyolu kadar ve hatta daha da büyük kütleli hale gelecek olan yapılar, şu anki kütlelerinin yalnızca 1/10.000'i kadardı.
Güçlü kızılötesi uzay teleskobu bize galaksilerin nasıl bu kadar büyüdüğünü gösteren hangi ipuçlarını ortaya çıkarabilir?
Yeni bir makale, kırmızıya kayma z~8.3'teki bir galaksinin JWST gözlemlerini sunuyor. Bu kırmızıya kaymada ışık 13 milyar yıldan fazla bir süredir yol alıyor ve yolculuğuna Büyük Patlama'dan sadece 600 milyon yıl sonra başladı.
Firefly Sparkle adı verilen galaksi, galaksilerin nasıl büyüdüğünün kanıtı olan devasa yıldız kümelerinden oluşan bir ağ içeriyor.
Makalenin adı "Firefly Sparkle: Samanyolu Tipi Bir Galaksinin 600 Myr Yaşındaki Evrende Birleşmesinin En Erken Aşamaları." Makalenin başyazarı, gözlemsel astronom ve Wellesley College'da Fizik ve Astronomi bölümünde yardımcı doçent olan Lamiya Mowla. Makale ön baskı aşamasında ve henüz hakem değerlendirmesinden geçmedi.
""Firefly Sparkle", Samanyolu benzeri bir galaksinin sadece 600 milyon yıllık bir Evren'de oluşumunun ilk aşamalarına dair eşi benzeri görülmemiş bir vaka çalışması sunuyor." Mowla ve ark. 2024'ten
JWST'nin gücüne rağmen, bu uzak ve eski galaksi yalnızca ön plandaki büyük bir galaksi kümesinin kütleçekimsel merceklemesi sayesinde görülebiliyor. Mercekleme Firefly Sparkle'ın bir yay gibi görünmesine neden oluyor. Çevrede Firefly BF (En İyi Arkadaş) ve Firefly NBF (Yeni En İyi Arkadaş) olarak adlandırılan iki galaksi daha bulunmaktadır.
Yazarlar, " Firefly Sparkle, oluşumunun en erken ve gaz açısından en zengin aşamasında yakalanan gelecekteki Samanyolu tipi bir galaksiden beklenen özellikleri sergiliyor" diye yazıyor.
Genç galaksinin kütlesi, yaklaşık 200.000 güneş kütlesi ile 630.000 güneş kütlesi arasında değişen 10 kümede yoğunlaşmıştır. Yazarlara göre bu kümeler "düşük kütleli galaksiler ile yüksek kütleli küresel kümeler arasındaki sınırda yer alıyor."
Bu kümeler önemli çünkü galaksinin nasıl büyüdüğüne dair ipuçları veriyorlar. Araştırmacılar kümelerin yaşlarını ve yıldız oluşum geçmişlerini ölçebildiler. Yaklaşık aynı zamanlarda bir yıldız oluşumu patlaması yaşadıklarını buldular.
"Küme yaşları, muhtemelen Firefly Sparkle'dan ~2 kpc uzaklıkta öngörülen bir mesafede aynı kırmızıya kaymada eşlik eden bir galaksi ile etkileşim tarafından tetiklenen yeni bir yıldız patlamasını gösteren yıldız oluşum geçmişleriyle yerçekimsel olarak bağlı olduklarını gösteriyor."
Etkileşim halindeki galaksi için iki aday var: Firefly En İyi Arkadaş (BF) ve Firefly Yeni En İyi Arkadaş (NBF). Ancak NBF yaklaşık 13 kpcs uzaktayken, BF yaklaşık iki kpcs uzakta, bu da BF'yi olası etkileşimci yapıyor.
Araştırmacılar, "Komşuya yakın yayın köşelerinde soluk düşük yüzey parlaklığı özellikleri görülüyor, bu da iki galaksi arasında olası bir etkileşime işaret ediyor ve bu da her ikisinde de bir yıldız oluşumu patlamasını tetiklemiş olabilir" diye açıklıyor.
Araştırmacılar merkezi kümeye özel bir ilgi gösterdiler. Sıcaklığın yaklaşık 40.000 Kelvin'de (40.000 C) son derece yüksek olduğunu buldular. Ayrıca, çok metal fakiri bir ortamda oluştuğunun bir işareti olan üst-ağır bir başlangıç kütle fonksiyonuna sahiptir.
Bu gözlemler ve diğer kanıtlar Firefly Sparkle'ın büyük olasılıkla bizimki gibi galaksilerin atası olduğunu göstermektedir. Bu nedenlerle yazarlar, "… Firefly Sparkle, sadece 600 milyon yıllık bir Evren'de oluşumunun ilk aşamalarında Samanyolu benzeri bir galaksinin benzeri görülmemiş bir vaka çalışmasını sunuyor" diye yazıyor.
Neyse ki, bu sonuçların arkasındaki araştırmacıların gözlemleri karşılaştırabilecekleri güçlü bir süper bilgisayar simülasyonu var. Buna Illustris TNG deniyor. Evrenin kapsamlı bir fiziksel modeline dayanan devasa bir kozmolojik manyetohidrodinamik simülasyondur.
Illustris TNG, TNG50, TNG 100 ve TNG 300 olarak adlandırılan üç çalışma yaptı. Araştırmacılar elde ettikleri sonuçları TNG 50 ile karşılaştırdılar.
Bu eski yıldız kümelerini bulmak ilgi çekicidir, ancak bozulmadan hayatta kalacaklarını varsayamayız. İşin içinde gelgit ve buharlaşma güçleri var. Yazarlar tek tek yıldız kümelerinin istikrarını ve zaman içinde nasıl bir yol izleyeceklerini incelediler.
Yazarlar, "Bu yıldız kümelerinin çoğunun günümüz Evreni'ne kadar hayatta kalması ve genişlemesi ve ardından yıldız diskini ve galaksinin halesini oluşturmak için parçalanması bekleniyor" diye açıklıyorlar.
"Hayatta kalmalarının tek yolu, galaksinin yoğun gelgit alanından uzak mesafelere atılmaktır." Dışarı atılanlar küresel kümeler olarak varlıklarını sürdürebilirler.
JWST'nin birincil bilim hedeflerinden biri, galaksilerin Evren'in erken dönemlerinde nasıl oluştuğunu ve geliştiğini incelemektir. Uzay teleskobu, kümelerin hala oluşmakta olduğu bir galaksi bularak hedefine ulaşmış oluyor.
Yazarlar, " Firefly Sparkle, JWST'nin yüksek kırmızıya kaymalarda bir araya gelen aşırı mercekli bir galaksinin ilk spektrofotometrik gözlemlerinden birini temsil ediyor ve daha sonraki dönemlerde görülmek yerine oluşum sürecinde olan kümeler içeriyor" sonucuna varıyor.
