JWST, iyonlaştırıcı radyasyonun çoğunun kaçmasına izin verebilecek uzak bir galaksiyi ortaya çıkarıyor

James Webb Uzay Teleskobu’nu (JWST) kullanan gökbilimciler, uzak, olağanüstü mavi bir galaksinin iyonlaştırıcı radyasyonun çoğunun uzaya kaçmasına izin verebileceğine dair kanıtlar buldular. EBG-1 olarak bilinen yerçekimsel mercekli galaksi, Büyük Patlama’dan yaklaşık 530 milyon yıl sonra, 9,244’lük kırmızıya kaymada görülüyor. Makale şuraya gönderildi: arXiv 16 Ekim’de ön baskı sunucusu.

Sızdıran yardımcılar

Bilim adamları kozmik yeniden iyonlaşmanın Büyük Patlama’dan yaklaşık 600 milyon ila bir milyar yıl sonra (6’dan 8’e kadar kırmızıya kayma) gerçekleştiğini ve kırmızıya kayma 5,5 ile tamamlandığını tahmin ediyor. Bu çağda, ilk yıldızlardan ve galaksilerden gelen iyonlaştırıcı ultraviyole radyasyon, evrenin nötr hidrojen gazını bugün gördüğümüz iyonize duruma dönüştürdü.

Bu geçişi yönlendiren ultraviyole radyasyon esas olarak dalga boyları 912 Å’den daha düşük olan Lyman sürekliliği (LyC) fotonlarından oluşur. Bu ışığın büyük bir kısmı galaksi içindeki gaz ve toz tarafından emilir, dolayısıyla galaksiler arası uzaya kaçan kısım, yani kaçış fraksiyonu, bir galaksinin ne kadar katkıda bulunduğunu tahmin etmenin anahtarıdır.

Araştırmacılar makalelerinde “İyonlaştırıcı fotonların çoğunu hangi galaksilerin sağladığı hala tartışılıyor” diye yazıyor. Bazı modeller cüce gökadaların ana etken olduğunu öne sürerken, diğerleri etkili yıldız oluşum oranlarına sahip daha büyük gökadalara işaret ediyor. Sonuç olarak, bu dönemden ve sonrasındaki kuasarları ve galaksileri incelemek, yalnızca yeniden iyonlaşmanın meydana geldiği kırmızıya kaymayı sınırlamakla kalmaz, aynı zamanda ana etkenler hakkında da ipuçları sağlar.

En mavi olanlardan biri!

Bu çalışmada, Tokyo Üniversitesi’nden Yunjing Wu liderliğindeki gökbilimciler, evrenin yalnızca 530 milyon yaşında olduğu dönemde gözlemlenen en mavi gökadalardan birinin spektroskopik analizini sundular. 9,244’lük kırmızıya kayma ile Aşırı Mavi Gökada 1 (EBG-1), MACS0647 adı verilen ön plandaki bir gökada kümesi tarafından mercek altına alınıyor. Bu, gökada kümesinin yerçekiminin EBG-1’in ışığını büküp büyüterek gökbilimcilerin onu ayrıntılı olarak görmesine olanak tanıdığı anlamına geliyor.

Aşırı mavilik, galaksinin ultraviyole (UV) ışık emisyonunu ifade eder. Araştırmacılar, “(Galaksi), bu kırmızıya kaymada şimdiye kadar ölçülen en mavi UV eğimlerinden birine sahip olmasıyla öne çıkıyor” diyor. UV eğimi, galaksinin parlaklığının ultraviyole dalga boyuna göre ne kadar dik değiştiğini açıklar. Çok mavi bir eğim, çok az toz, çok genç yıldızlar ve metal açısından fakir bir bileşime işaret eder. Aşırı mavi eğimler, iyonlaştırıcı fotonların çevredeki gaz tarafından emilmek yerine kaçtığını da gösterebilir.

Ancak gerçek bir “sızdıran” galaksinin başka işaretleri de var. Zayıf bulutsu emisyon çizgileri ayrıca iyonlaştırıcı fotonların çevredeki gaz tarafından emilip yeniden yayılmak yerine kaçtığının sinyalini verebilir. Bunu test etmek için ekip, JWST’nin NIRSpec cihazıyla EBG-1’in 14 saatlik derin spektroskopik gözlemini elde etti ve karbon, hidrojen ve oksijenden gelen çizgileri aradı.

Spektral ipuçları

Spektrum genel olarak zayıf emisyon çizgileri gösterdi. Oksijen hattı belirgindi, hidrojen hattı ise zayıftı ve karbon hiç tespit edilmedi. Ekip, oksijen-hidrojen hattı oranını kullanarak galaksinin oksijen bolluğunun Güneş’inkinin yalnızca %3’ü kadar olduğunu tahmin etti. Bu, evrenin erken dönemlerindeki genç bir galaksiyle tutarlıdır çünkü zamanla yıldızlar tarafından ağır elementler üretilir.

Ekip, gözlemleri sentetik galaksi spektrumlarıyla karşılaştırarak, iyonlaştırıcı foton kaçış oranı yaklaşık %85 ​​olan modellerin EBG-1 verilerine en iyi şekilde uyduğunu buldu. Modeller sabit yıldız oluşumunu ve toz olmadığını varsayıyordu. Araştırmacılar şu sonuca varıyor: “EBG-1, yüksek bir kaçış fraksiyonunun spektroskopik işaretlerini gösteriyor…”

Eğer bu yorum doğruysa, EBG-1 erken evreni yeniden iyonlaştırmaya yardımcı olan oldukça verimli, sızdıran bir kaynağın örneği olabilir. Ancak bu tek bir nesnedir ve çevresi henüz incelenmemiştir. Dolayısıyla gökbilimciler bunun yerel olarak nasıl bir katkı sağladığını bilmiyorlar. Ekip, “Komşu galaksilerin sayımı, yerel iyonlaştırıcı bütçenin EBG-1 tarafından mı yoksa çevresi tarafından mı belirlendiğinin değerlendirilmesine yardımcı olacaktır” diye yazıyor.