Webb, Hubble'ın en derin karesinde hiçbir şeyin görünmediği yerden gizemli bir ışık yakaladı

Gökyüzünün en ayrıntılı incelenmiş köşelerinden biri olan Hubble Ultra Derin Alanı'nda, görüntülerde hiçbir cismin bulunmadığı bir noktadan güçlü bir ışık sinyali geldiği ortaya çıktı. Minnesota Üniversitesi'nden Mason Huberty liderliğindeki ekibin The Astrophysical Journal'da yayımlanan çalışmasına göre James Webb Uzay Teleskobu'nun yakın kızılötesi tayfölçeri NIRSpec, bu noktada 1,60 mikrometre dalga boyunda tek bir salma çizgisi kaydetti. Aynı noktada ne Hubble'ın ne de Webb'in şimdiye kadarki en derin görüntülerinde bir kaynak var.

Salma çizgisi, belirli bir elementin ya da iyonun yalnız belirli dalga boylarında ışık yaymasıyla oluşan dar bir parlaklık zirvesi. Gökbilimciler bu çizgilerden cismin uzaklığını ve yapısını çıkarır; ama bunun için genellikle birden fazla çizgiye ihtiyaç duyar. Burada ise yalnızca bir tane var.

Yeni bir gözlem tekniğiyle bulundu

Keşif, ekibin "MOCSS" adını verdiği deneysel bir yöntemle geldi. NIRSpec'in gökyüzünü küçük pencerelere bölen mikro kapakçık dizisinde normalde yalnız seçilmiş hedeflerin önündeki kapakçıklar açılır. Ekip bunun tersini yaptı: Neredeyse bütün kapakçıkları açtı, yalnız bilinen parlak ve yakın galaksilerin üzerine düşenleri kapattı. Böylece önceden hedef seçmeden, alandaki her şeyin tayfını almak mümkün oldu.

Gözlemler Webb'in GO-3290 programı kapsamında Ağustos ve Kasım 2023'te, iki farklı yönelimde yapıldı. Çizgi dört ayrı konum kaydırmasında ve iki yönelimde de görüldü; araştırmacılar bu nedenle sinyalin aygıttan kaynaklanan bir hata olamayacağını belirtiyor. Ağustos ve kasım ölçümlerinde ışığın şiddeti birbiriyle uyumlu çıktı.

Bilinen açıklamaların hiçbiri tam oturmuyor

Tek bir çizginin kimliği belirsiz olduğu için ekip olası adayları tek tek sınadı. Çizgi, iyonlaşmış oksijenin ya da hidrojenin bilinen çizgilerinden biri olabilir; hangisi olduğuna göre kaynağın uzaklığı da değişir. Araştırmacılara göre adayların her biri ciddi bir sorunla karşılaşıyor:

• Yakın ya da orta uzaklıkta bir galaksi: Bu durumda aynı tayf aralığında başka çizgilerin de görülmesi gerekirdi; görülmüyor. Görüntülerde hiç iz bırakmaması için galaksinin olağanüstü küçük ve aşırı yoğun yıldız oluşturuyor olması gerekirdi.
• Evrenin ilk dönemlerinden bir galaksi: Çizgi hidrojenin Lyman-alfa çizgisiyse kaynak çok erken bir döneme ait olur. Ancak o dönemde evreni dolduran nötr hidrojen bu ışığı büyük ölçüde soğurur; geçebilmesi için çevresinde alışılmadık genişlikte iyonlaşmış bir bölge bulunması gerekir.
• Etkin galaksi çekirdeği: Bir kara deliği besleyen gazdan gelseydi tayfta başka metal çizgileri de olmalıydı.
• Geçici bir olay: Webb'in JADES taramasındaki derin görüntüler Ekim 2022'de çekildi, tayf ise yaklaşık bir yıl sonra alındı. Kaynak o arada parlamış olabilir. Ekip bu başlık altında süpernovayı zorlama, bir kara deliğin yıldızı parçaladığı "gelgit bozulması" olayını ise uygulanabilir bir seçenek olarak değerlendiriyor.

Araştırmacılar kendi Samanyolu'muzdaki parlayan bir yıldız ihtimalini de inceledi; beklenen ikinci hidrojen çizgisinin bulunmaması bu seçeneği zayıflatıyor. Ağustos ve kasım arasında yaklaşık 88 gün geçmesine rağmen sinyalin aynı yerde ve aynı şiddette kalması da Güneş Sistemi içinde hızla hareket eden bir cisim ihtimalini zayıflatıyor.

Neden önemli?

Hubble Ultra Derin Alanı, yaklaşık 10 bin galaksiyi barındıran ve onlarca yıldır defalarca gözlenen bir bölge. Böyle bir alanda bile, önceden hedef seçmeden yapılan tayf taramasının tamamen beklenmedik bir cisim çıkarması, yöntemin keşif gücünü gösteriyor. Ekibin aynı verilerle yayımladığı ayrı bir çalışma, MOCSS ile alandaki 22 galaksinin uzaklığının güvenle ölçüldüğünü, bunların 18'i için ilk kez tayfsal uzaklık elde edildiğini bildiriyor.

Sitemizde daha önce ele aldığımız en uzak hızlı radyo patlamasının ev galaksisi çalışmasında olduğu gibi, NIRSpec görünmeyen kaynakların izini sürmede giderek daha merkezî bir rol oynuyor.

Sırada ne var?

Çalışmanın yazarları, cismin kimliğini belirlemek için Webb'in NIRSpec aygıtının alan tayfölçeri (IFU) kipiyle hem kaynağın hem de yakınındaki galaksilerin birlikte gözlenmesini ve ek çizgileri yakalayacak daha derin tayflar alınmasını öneriyor. Kaynak geçici bir olaysa yeni gözlemlerde sönmüş olabilir; bu da başlı başına bir ipucu olacak. Şimdilik Hubble Ultra Derin Alanı'nın ortasında, ne olduğu bilinmeyen tek bir ışık çizgisi duruyor.