James Webb Uzay Teleskobu (JWST) faaliyete geçtiğinde, ilk araştırmalarından biri evrenin çok erken dönemlerinde var olan galaksilerle ilgiliydi. Aralık 2022’de bu gözlemler, “küçük kırmızı noktalar” (LRD’ler) olarak görünen birden fazla nesneyi ortaya çıkardı ve bunların ne olabileceğine dair spekülasyonları ateşledi. Mevcut fikir birliği bu nesnelerin kompakt, erken galaksiler olduğu yönünde olsa da, bileşimleri ve onları bu kadar kırmızı yapan şeyin ne olduğu konusunda hala tartışmalar var. Bir tarafta, LRD’lerin yıldızlar ve tozla dolu oldukları için kırmızı olduklarını belirten “yalnızca yıldızlara özgü” hipotezi var.
Bu da onların bugün evrende gözlemlenen “tozlu galaksilere” benzeyebilecekleri anlamına geliyor. Öte yandan, LRD’lerin modern zamanlarda evrende var olan aktif galaktik çekirdeklerin (AGN’ler) ilk örnekleri olduğunu öne süren “MBH ve galaksi” teorisi var. Her modelin, bu gökadaların daha sonra nasıl daha yakın zamanda gözlemlenen gökada türlerine dönüşecek şekilde evrimleştiğine dair önemli çıkarımları vardır.
Yakın zamanda yayınlanan bir makalede arXiv ön baskı sunucusunda, uluslararası gökbilimcilerden oluşan bir ekip farklı senaryoları değerlendirdi. LRD’lerin “yalnızca yıldızlardan oluşan” galaksiler olarak başladıkları ve sonunda günümüz galaksilerinin merkezinde bulunan süper kütleli kara deliklerin (SMBH’ler) tohumlarını oluşturdukları sonucuna vardılar.
Araştırma, Universidad de Chile’den astronomi profesörü Andres Escala tarafından yönetildi. Heidelberg Üniversitesi Astronomi Bilgisayar Enstitüsü, Yale Üniversitesi ve Roma Sapienza Üniversitesi’nden meslektaşları da kendisine katıldı. arXiv Bulgularını detaylandıran “Küçük Kırmızı Noktaların Kaderi Üzerine” adlı makale şu anda yayınlanmak üzere inceleniyor. Astrofizik Dergisi.
LRD’lerin keşfi, günümüz astronomik nesnelerini hatırlatan belirli özelliklere sahip olmaları, ancak bazı önemli farklılıklara sahip olmaları nedeniyle gökbilimcileri şaşırttı. Örneğin, “yalnızca yıldızlar” yorumu, LRD’lerin yoğun şekilde yıldız oluşturan, son derece yoğun çekirdek bölgelerine sahip tozlu gökadalar olduğunu öne sürüyor. Bu teori, LRD’lerin en ayırt edici özelliklerinden ikisi olan bu galaksilerin neden bu kadar kompakt ve kırmızı göründüğünü açıklıyor. Bununla birlikte, hidrojen spektral çizgi emisyonlarının genişlikleri (Balmer serisi çizgiler), erken gökadalarda gözlemlenenlerden çok daha yüksek hız dağılımlarına işaret ediyor ve bu da uzun vadeli istikrarsızlığa yol açacak.
Buna karşılık MBH yorumu, merkezlerinde büyük kütleli kara deliklerin varlığına işaret eden geniş Balmer emisyon çizgilerinin varlığıyla destekleniyor. Bununla birlikte, LRD’lerin çoğu önemli miktarda X-ışını radyasyonu (kuasarlar için tipik olan) yaymıyor gibi görünüyor ve mevcut olduğu düşünülen kara delikler, ev sahibi galaksilere göre aşırı kütleli. Bununla birlikte, Profesör Escala’nın Universe Today’e e-posta yoluyla söylediği gibi, bu iki açıklama iki nedenden dolayı en olası olarak kabul ediliyor:
“Güçlü delillerin yanı sıra, bu iki baskın yorum da dikkate alınmaktadır. ‘daha az egzotik’ alternatiflerden daha. Bununla birlikte, LRD’ler hala daha önce düşük kırmızıya kayma değerlerinde (z) gözlemlenmemiş nesnelerdir. BH ve galaksi yorumu olumludur çünkü bu tür nesneler ‘normal’ yerel evrende ama farklı ‘ağırlıklar.’
“Yerel evrende, MBH kütlesi galaktik kütlenin %0,1’idir; ancak LRD’ler için bu, ev sahibi galaksinin %10’u olacaktır (100 kat daha büyük). LRD’ler için yalnızca yıldızlara yönelik yorum, bunların evrendeki herhangi bir galaksi gibi sadece başka bir galaksi olabileceğini belirtir, ancak büyük bir farkla: daha önce gözlemlenen en küçük galaksilerden en az 10 kat daha küçüktür (100 adete karşı 1 kpc) ve oldukça büyük bir kütle.”
Buna karşılık, Escala ve meslektaşları yalnızca yıldızlara ilişkin yorumla başladılar, ancak LRD’lerin BH ve galaksi yorumuna uyacak şekilde nasıl gelişebileceğini değerlendirdiler. Teorileri, bu iki yorumu, bu erken galaksilerin farklı evrim aşamalarını temsil ettiklerini öne sürerek birleştirecektir. Escala’nın belirttiği gibi teorileri esasen BH ve galaksi yorumuyla aynı kanıtlarla destekleniyor. Bu, daha yeni evrendeki kuasarlarla karşılaştırıldığında X-ışınlarında ne kadar az LRD’nin tespit edilebildiğini içerir:
“Makalemizde önerilen evrimsel yol dahilinde, X-ışınlarının eksikliği bize temel olarak çoğu LRD’nin bu tür bir evrimin erken aşamalarında olduğunu söyler. LRD’lerin geçici doğası (evrende yalnızca z=8 ile 4 arasında ortaya çıkar, evrenin yaşının %10’una eşdeğerdir), bu nesnelerin yalnızca erken aşamalarında gözlemlenebileceğini ve daha sonra şu anda gözlemlenenlere daha benzer sistemlere (veya bunların bileşenlerine) evrilebileceğini destekleyebilir. kırmızıya kaymalar daha düşük.”
Kısacası teorileri, LRD’lerin eninde sonunda bir MBH’ye ev sahipliği yapacağını öne sürüyor çünkü yalnızca yıldızlara yönelik yorum altında bile, LRD’lerin aşırı yoğunlukları, iç bölgelerinin oldukça büyük bir bölümünün eninde sonunda, ev sahibine göre aşırı büyük kütleli bir kara delik oluşturacağını ima ediyor. LRD’lere yönelik bu evrimsel yaklaşım, Webb için daha kapsamlı bir açıklama sunuyor.’Erken evrene ilişkin gözlemler. Bunun, son derece kompakt ve koyu kırmızı gökadaların yakın zamanda keşfedilmesiyle zorlanan mevcut kozmoloji ve galaktik evrim modellerimiz için önemli sonuçları olabilir. Escala dedi ki:
“Bu, LRD’lerin muhtemelen MBH oluşumu için en uygun yerler olduğu anlamına geliyor. Bu sistemler yalnızca yıldızlardan oluşsa bile, çalışmamız böyle bir yıldız sisteminin istikrarlı olamayacağını (en azından iç bölgelerinde) ve kaçınılmaz olarak MBH’ler oluşturma eğiliminde olacağını ima ediyor. Bunu önerilen diğer senaryolarla tamamlarsak, tüm olasılıklarda, LRD’ler, oluşumlarının en fazla olduğu göz önüne alındığında, devam eden veya yakın zamanda oluşmuş MBH’ler için yerler olacaktır. Yapı oluşumu ve kozmolojideki açık problemler.”
