Webb, Erken Evrende Tek Bir Deve Dönüşmek Üzere Olan Altı Galaksiyi Görüntüledi

James Webb Uzay Teleskobu, evrenin henüz 2 milyar yaşına bile ulaşmadığı bir dönemde birbirine karışmakta olan en az altı galaksiyi tek bir karede yakaladı. Araştırmacılara göre bu kozmik kalabalık, zamanla evrenin en büyük galaksi türlerinden birine, galaksi kümelerinin merkezinde oturan dev eliptik galaksilere dönüşecek. Sistemin kalbindeki aktif süper kütleli kara delik de bu birleşmeyle birlikte hızla büyüyor.

Bir radyo kaynağından altı galaksiye

Hikâyenin başlangıcı 2018'e uzanıyor. Hindistan'daki Dev Metre Dalga Radyo Teleskobu'nun gökyüzü taramasında öne çıkan TGSS J1530+1049, ilk ölçümlerde 5,72 kırmızıya kayma değeriyle bilinen en uzak radyo galaksisi olarak kayda geçmişti. Bu unvanı 2023'te, 6,6 kırmızıya kaymadaki ILT J2336+1842'ye kaptırdı. Webb'in Yakın Kızılötesi Kamerası (NIRCam) ile yapılan yeni gözlemler ise hem kaynağın uzaklığını hem de yapısını yeniden tanımladı. Kırmızıya kayma değerinin yaklaşık 4,0 olduğunu gösteren veriler, karşımızdaki yapının tek bir galaksi değil, birbirine sıkıca bağlı altı galaksiden oluşan karmaşık bir sistem olduğunu ortaya koydu.

Görüntülerde galaksiler, bulanık ve birbirine değecek kadar yakın kümeler hâlinde görünüyor. Gökbilimciler bu manzarayı yakın evrendeki Stephan Beşlisi'ne benzetiyor. Pegasus takımyıldızında yer alan bu ünlü grup da birbirinin kütleçekimiyle şekil değiştiren galaksilerden oluşuyor. Aradaki fark, Stephan Beşlisi'nin bize nispeten yakın olması, TGSS J1530+1049'un ise evrenin çocukluk çağından bir kesit sunması.

Bu kadar uzak bir sistemi ayrıntılı görebilmek, Webb'in kızılötesine duyarlı olmasıyla mümkün oluyor. Evren genişledikçe uzak galaksilerden yola çıkan ışığın dalga boyu da gerilir; kırmızıya kayma değeri 4 olan bir kaynakta, yıldızların yaydığı görünür ve morötesi ışık beş kat uzayarak yakın kızılötesine ulaşır. Hubble gibi görünür ışıkta çalışan teleskopların silik bir leke olarak gördüğü bu tür yapılar, NIRCam görüntülerinde ayrı ayrı galaksilere ayrışabiliyor.

Merkezdeki kara deliğin radyo imzası

Sistemin merkezindeki aktif kara delik, Avrupa Çok Uzun Temel Hat Interferometri Ağı (EVN) ve Birleşik Krallık'ın e-MERLIN radyo teleskop ağıyla yapılan yüksek çözünürlüklü gözlemlerle incelendi. Bu gözlemler, kara deliğin çevresinde radyo lobları ve sıcak noktalar olduğunu gösterdi. Kara deliğe düşen madde muazzam bir enerji açığa çıkarıyor ve bu maddenin bir kısmı neredeyse ışık hızına yakın jetler hâlinde dışarı fırlatılıyor. Jetlerin henüz sistemdeki galaksilerin tamamına ulaşmamış olması, kara deliğin faaliyetinin görece yeni başladığını düşündürüyor. Daha önceki radyo çalışmaları da kaynağı, radyo galaksilerinin genç hâli olarak kabul edilen orta boy simetrik nesneler arasında sınıflandırmıştı.

Bu tablo, erken evrende kara deliklerin şaşırtıcı bir hızla süper kütleli boyutlara ulaştığı yönündeki bulgularla da uyumlu. Birleşmeler, merkezdeki kara deliğe sürekli yeni gaz taşıyarak onun büyümesini hızlandırıyor; kara deliğin jetleri de çevredeki gazı ısıtarak yıldız oluşumunu etkiliyor. Galaksi ile kara delik arasındaki bu karşılıklı etkileşim, günümüz astrofiziğinin en çok çalışılan konularından biri.

Küçük bir alanda devasa yıldız üretimi

Altı galaksi, yalnızca birkaç on bin ışık yılı genişliğinde bir hacme sıkışmış durumda. Bu alan, çapı 100 bin ışık yılını aşan Samanyolu'ndan daha küçük; buna karşın sistem yüz milyarlarca Güneş kütlesine denk yıldız barındırıyor. Yıldız oluşum hızı da dikkat çekici: araştırmacıların hesabına göre sistemde her yıl 70 ile 163 Güneş kütlesi arasında yeni yıldız doğuyor. Samanyolu'nda bu oran yılda birkaç Güneş kütlesi düzeyinde kalıyor. Bu yoğunluk, TGSS J1530+1049'u erken evrende bilinen en kalabalık galaksi topluluklarından biri yapıyor.

Gökbilimciler, altı galaksinin kozmik ölçekte kısa sayılabilecek bir sürede tek bir yapıda birleşerek "en parlak küme galaksisi" (Brightest Cluster Galaxy) olarak bilinen türden bir dev eliptik galaksiye dönüşeceğini öngörüyor. Bu tür galaksiler bugün büyük galaksi kümelerinin merkezinde bulunuyor ve bilinen en kütleli galaksiler arasında yer alıyor. Ancak nasıl bu kadar büyüdükleri uzun süredir tartışma konusu. Küçük yapıların birleşerek büyükleri oluşturduğunu öngören hiyerarşik büyüme modeli, böyle sistemlerin erken evrende bulunması gerektiğini söylüyor; TGSS J1530+1049 bu öngörünün canlı bir örneği.

Bulgular, en büyük galaksilerin, galaksi kümelerinin ve süper kütleli kara deliklerin nasıl ortaya çıktığına dair temel sorulara ışık tutma potansiyeli taşıyor. Webb'in kızılötesi gücü sayesinde artık bu süreçler dolaylı ipuçlarından değil, doğrudan görüntülerden izlenebiliyor. Sistemin yıldızlarının yaşları ve gazın hareketleri üzerine yapılacak spektroskopik gözlemlerin, birleşmenin hangi aşamada olduğunu daha net ortaya koyması bekleniyor.