James Webb Teleskobu, evrenin başlangıcını yakaladı
Gök bilimcilerin varlığını sadece tahmin ettiği Popülasyon III yıldızları, JWST sayesinde 13 milyar ışık yılı uzaklıkta gözlemlendi. Kütleçekimsel merceklenme ile görünür hale gelen ve her biri Güneş'in yüz katı kütleye sahip bu ilkel yapılar, galaksi oluşumunun en karanlık sır perdesini aralıyor.
James Webb Uzay Teleskobu, evrenin sınırlarını zorlayan yeni bir keşfe imza atmış olabilir. Gök bilimcilerin varlığını uzun süredir sadece teorik olarak öngördüğü, evrenin en ilkel yıldızları olan Popülasyon III yıldızlarının olası izleri ilk kez tespit edildi. Büyük Patlama'dan hemen sonra oluşan bu saf yıldızların bulunması, galaksilerin nasıl oluştuğuna dair en kritik ipuçlarını sunuyor.
Bilim insanları, Dünya’dan tam 13 milyar ışık yılı uzaklıkta yer alan LAP1-B adlı uzak bir kümede bu ilk yıldızlara ait olası emareleri bulduklarını duyurdu. Bu bulgular, The Astrophysical Journal Letters dergisinde yayımlandı ve bilim dünyası tarafından, "kara yıldızlar" olarak da adlandırılan Popülasyon III yıldızlarının ilk kesin tespiti olabileceği şeklinde yorumlanıyor.
İlk yıldızlar nasıl oluştu?
Teoriye göre Popülasyon III yıldızları, evrende ilk kez; hidrojen ve helyum gazının karanlık maddeyle birleşmesiyle meydana geldi. Bu oluşum süreci, Güneş’in kütlesinin bir milyon katına ulaşan, inanılmaz derecede devasa ve Güneş'ten bir milyar kat daha parlak yapılar ortaya çıkardı.
Çalışmanın başyazarı, Ohio’daki Toledo Üniversitesi’nden astrofizikçi Eli Visbal, ekibin bu yıldızların Popülasyon III olduğuna inanması için birden fazla güçlü kanıtın altını çiziyor. İlki spektrum analizi... Yıldızların bileşimini gösteren spektrumlar incelendi. İlkel yıldızlardan beklendiği gibi, bu spektrumlarda çok sayıda yüksek enerjili fotona işaret eden belirgin emisyon çizgileri görünüyor.
Diğeri ise kütle ölçümü... Spektrumlar aynı zamanda her bir yıldızın yaklaşık 100 Güneş kütlesine sahip olduğunu gösteriyor. Bu kütle, Popülasyon III yıldızlarının kütlesi için öngörülen teorik hesaplamalarla tam olarak örtüşüyor.
JWST ve Einstein'ın keşfi ortak rol oynadı
JWST’nin 6,5 metrelik dev aynası, bu inanılmaz mesafelerdeki sönük nesneleri yakalamak için hayati önem taşıyor. Ancak LAP1-B'nin görünür hale gelmesini sağlayan asıl fenomen kütleçekimsel merceklenme oldu.
Bu olgu, Albert Einstein tarafından bir asır önce öngörüldü. Çok büyük bir cismin, örneğin bir galaksi kümesinin, kendi etrafındaki uzay-zamanı bükmesi sayesinde arka plandaki nesnelerin ışığı büyüyerek yeryüzüne ulaşıyor. Bu durumda, LAP1-B, MACS J0416 adı verilen daha yakın bir galaksi kümesinin önünden geçerek ışığının "merceklenmesi" sayesinde gözlemlenebilir hale geldi.
Başyazar Visbal, JWST’nin kritik rolünün sadece merceklenme ile sınırlı kalmadığını da ekliyor. Popülasyon III yıldızlarından yayılan ışık, başlangıçta morötesi dalga boyundaydı. Ancak evrenin sürekli genişlemesi nedeniyle bu ışık, teleskobun en iyi gözlem yaptığı kızılötesi dalga boylarına uzadı. JWST, bu sayede yıldızların görünür olmasını sağladı.
Neden en güçlü aday?
Ekip, bu yeni keşfin, daha önce şüphelenilen diğer Popülasyon III adaylarından çok daha güçlü bir aday olduğunu savunuyor. LAP1-B, ilkel yıldızlar için öngörülen üç teorik koşulu birden karşılıyor. Bunlar, yıldız oluşumuna uygun sıcaklığa sahip, düşük metal içerikli (sadece hidrojen ve helyum) bir ortamda oluşması, sadece birkaç çok büyük yıldız içeren düşük kütleli kümelerde bulunması ve yıldız kütlelerinin dağılımının matematiksel koşullara uyması.
Gök bilimciler, bu keşfin sadece yıldızların başlangıcını değil, aynı zamanda galaksilerin nasıl evrimleştiğini anlamaya da yardımcı olduğunu belirtiyor. Popülasyon III yıldızlarının küçük karanlık madde yapılarında oluşması beklendiği için, bu gözlemler bize "galaksi oluşumunun ve evriminin en erken aşamalarını, örneğin metallerin başlangıçta saf hidrojen ve helyum gazını nasıl kirlettiği gibi temel süreçleri" öğretiyor.