Sonunda, evrenin erken dönemdeki karanlık ve şekilsiz boşluğuna ışık getiren şeyin ne olduğunu biliyoruz.
Hubble ve James Webb Uzay Teleskopları'ndan gelen verilere göre, erken kozmik şafakta serbest uçuşlu fotonların kökeni, hayat bulan küçük cüce galaksilerdi. Bu galaksiler, intergalaktik uzayı dolduran bulanık hidrojenin sisi temizleyerek ortaya çıktı.
"Bu keşif, erken Evren'in evriminde ultra-zayıf galaksilerin oynadığı kritik rolü ortaya koyuyor," diyor Paris Astrofizik Enstitüsü'nden astrofizikçi Iryna Chemerynska.
"Onlar, nötr hidrojeni iyonize plazmaya dönüştüren iyonlaştırıcı fotonları üretiyorlar. Bu, evrenin tarihini şekillendirmede düşük kütleli galaksilerin anlaşılmasının önemini vurguluyor."
Evrenin başlangıcında, Büyük Patlama'nın hemen ardından, uzay iyonize plazmanın sıcak, yoğun bir sisi ile doluydu. Bu sis içinde neredeyse hiç ışık yoktu; fotonlar sadece etrafta serbestçe dolaşan elektronlardan saçılırdı, bu da evreni etkili bir şekilde karanlık yapardı.
Evren, yaklaşık 300.000 yıl sonra soğuduğunda, protonlar ve elektronlar nötr hidrojen (ve biraz helyum) gazını oluşturmak üzere bir araya gelmeye başladı. Işığın birçok dalga boyu bu nötr ortama nüfuz edebilirdi, ancak bunu üretecek ışık kaynakları çok azdı. Ancak bu hidrojen ve helyumdan ilk yıldızlar doğdu.
Bu ilk yıldızlar, gazı iyonlaştırmak için yeterince güçlü olan radyasyonu sağladı. Ancak bu noktada evren o kadar genişlemişti ki gaz seyrek hale gelmişti ve ışığın parlamasını engelleyemiyordu. Büyük Patlama'dan yaklaşık 1 milyar yıl sonra, kozmik şafağın sonu olarak bilinen dönemin sona erdiği noktada, Evren tamamen iyonlaşmıştı. İşte, ışıklar açıldı.
Ancak kozmik şafağın bu kadar bulanık olması ve zaman ve uzay boyunca bu kadar zayıf ve uzak olması nedeniyle oradakileri görmekte zorlandık. Bilim insanları, temizlemenin çoğunun sorumlusu olması gereken güçlü - örneğin, akkrezisyonu parlak ışık üreten devasa siyah delikler veya yıldız oluşumunun kıvrandığı büyük galaksiler gibi - kaynaklar olduğunu düşündüler.
JWST, biraz da kozmik şafağa bakmak ve orada ne olduğunu görmeye çalışmak için tasarlandı. Çok başarılı oldu, evrenimizin oluşumunun bu kritik zamanı hakkında birçok sürprizi ortaya çıkardı. Şaşırtıcı bir şekilde, teleskopun gözlemleri şimdi cüce galaksilerin iyonlaşmayı gerçekleştiren ana oyuncu olduğunu gösteriyor. Paris Astrofizik Enstitüsü'nden astrofizikçi Hakim Atek liderliğindeki uluslararası bir ekip, Abell 2744 adlı bir galaksi kümesi üzerindeki JWST verilerine, Hubble verileri ile desteklenmiş olarak döndü. Abell 2744, uzay-zamanın etrafında büküldüğü, kozmik bir mercek oluşturan kadar yoğundur; bu uzay-zamandan bize doğru seyahat eden her uzak ışık bu uzay-zaman boyunca büyütülür. Bu, araştırmacıların kozmik şafağa yakın küçük cüce galaksileri görmelerine olanak tanıdı.
Ardından, bu küçük galaksilerin detaylı spektrumlarını elde etmek için JWST'yi kullandılar. Analizleri, bu cüce galaksilerin sadece erken Evren'deki en yaygın galaksi türü olmadıklarını, aynı zamanda beklenenden çok daha parlak olduklarını ortaya koydu. Aslında, ekip araştırmasına göre cüce galaksiler, büyük galaksilere göre 100'e 1 oranında daha fazladır ve kolektif çıktıları genellikle daha büyük galaksiler için varsayılan iyonlaştırıcı radyasyonun dört katıdır.
"Az miktardaki bu galaksiler, işi halletmek için yeterince enerji yayınlıyorlar," diyor Atek. "Bu düşük kütleli galaksiler, boyutlarına rağmen enerji üretme konusunda çok verimli, ve bu dönemdeki bollukları o kadar önemli ki, toplu etkileri Evren'in tam durumunu dönüştürebilir."
Bu, iyonlaştırmanın arkasındaki gücün en iyi kanıtıdır, ancak daha fazla çalışma yapılması gerekiyor. Araştırmacılar sadece bir gökyüzü yamasına baktılar; örneklemlerinin sadece anormal bir cüce galaksi kümesi olup olmadığını, ancak kozmik şafaktaki tüm popülasyonun temsil eden bir örnek olup ol
madığını kontrol etmelidirler.
Daha geniş bir erken galaktik popülasyon örneği elde etmek için gökyüzündeki daha fazla kozmik mercek bölgesini incelemeyi planlıyorlar. Ancak sadece bu bir örnekleme dayanarak, sonuçlar inanılmaz derecede heyecan verici. Bilim insanları, iyonlaşma hakkında bilgi sahibi olduğumuz sürece yanıtların peşinden koşuyorlar. Şimdi JWST ile bilinmeyen bir bölgeye girdik," diyor Avustralya'nın Swinburne Üniversitesi'nden astrofizikçi Themiya Nanayakkara.
"Bu çalışma, başlangıcımızın evrimsel tarihini çizme çabalarımızda yanıtlanması gereken daha heyecan verici soruları açıyor.
