Kozmolojinin en acil sorularından bazılarının cevapları basit tozla gizlenmiştir. Neredeyse tüm galaksilerin bir büyüme patlaması ve hızlı yıldız oluşumu yaşadığı büyük patlamadan yaklaşık 2 milyar yıl sonra başlayan bir süre olan kozmik öğlen ile ilgilidir.
Galaksiler, bugünden 10 ila 100 kat daha yüksek oranlarda yıldızlar oluşturdu ve diğer galaksilerle birleşmelerle daha büyük hale geldi. Karanlık madde halesi bu süre zarfında da hızla büyüdü. Gökbilimciler galaksilerin nasıl büyüdüğünü ve geliştiğini ve kozmik öğlen ve yüksek yıldız oluşum oranı (SFR) ve hızlı büyüme, galaktik evrimde kritik bir aşamadır.
Radyo dalgalarıyla ilgili en güzel şey, toz tarafından nispeten engellenmemiş olmalarıdır. Daha uzun dalga boyları, optik ışığı engelleyen tozdan geçmelerine izin verir. Bu, optik ışıktaki gözlemlere kısmen bloke edilen tozdan saptanmış kozmik öğlen araştırmak için kullanılabilecekleri anlamına gelir.
Yeni araştırma, kozmik öğlen sırasında 160 galaksinin radyo spektral enerji dağılımlarını (SED) analiz etti. Radyo dalgalarını ayrı bileşenlerine ayırmak ve zaman içinde galaksilerin özelliklerini izlemek için Meerkat, çok büyük dizi ve dev meterwave radyo teleskopundan verileri kullandı.
Araştırma şurada yayınlandı Astrofizik Dergisi “Mightee-Cosmos’taki Radyo Spektral Enerji Dağıtım ve Yıldız Oluşumu Kalibrasyonu, 1.5 Araştırmacılar makalelerinde, “Uzak galaksilerin radyo spektral enerji dağılımını (SED) incelemek, montajlarını ve evrimlerini kozmik zaman boyunca anlamak için gereklidir.” Galaksiler hakkında bildiğimiz her şey, radyo dalgaları ve optik/görünür ışık da dahil olmak üzere yaydıkları ışık gözlemlerimizden kaynaklanmaktadır. Görünür ışık gözlemleri, kozmik öğlenin ardından galaksilerin söndürmeye başladığını, yani SFR’lerinin altına düştüğünü gösteriyor. Ancak bir galaksinin SFR’sini anlamamız, yıldızlararası tozla engellenen görünür ışık gözlemlerimiz tarafından önyargılıdır. Radyo dalgaları tozdan geçtiğinden, radyo gözlemleri kozmik öğlen galaksilerin görünmeyen yönlerini ortaya çıkararak görünür ışık gözlemlerini tamamlayabilir. Bir basın açıklamasında, “Bu bizi, Ska Gözlemevi’nin öncüsü olan küçük kuzey Cape kasabası Carnarvon’un 90 km dışında yer alan Güney Afrika Meerkat radyo teleskopu ile gökyüzündeki çeşitli alanların derin radyo gözlemlerini gerçekleştirmeye motive etti.” Dedi. Taylor aynı zamanda Meerkat Uluslararası GHz katmanlı ekstragalaktik keşif anketinin (Mightee) ortak prensip araştırmacısıdır. Mightee anketi, kozmik zaman boyunca galaksilerdeki SFR’yi incelemek için eşzamanlı radyo sürekliliği, spektral çizgi ve polarizasyon bilgileri sağlar. Ayrıca kozmik zaman boyunca galaksilerin manyetik alanlarını da araştırır. Baş yazar Tabatabaei, “Yakındaki galaksilerin önceki çok frekanslı radyo gözlemlerimiz, 1 ila 10 GHz arasındaki radyo sinyallerinin yıldız oluşum oranını ölçmek için sağlam bir araç sağladığını gösterdi.” Dedi. “Mightee anketi, diğer radyo araştırmaları ile birleştiğinde, çalışmalarımızı kozmik öğlen ve ötesinde 160 erken galaksiye genişletmemize izin verdi.” Ortak yazar ve IPM araştırmacısı Dr. Maryam Khademi, “Ayrıntılı analizimiz, bu gökadaların radyo spektrumunun, erken yıldız oluşturan galaksiler anlayışımızda önemli bir sonuç elde edebilecek yıldız oluşum oranı ile geliştiğini gösteriyor.” Dedi. Ölçdükleri şeylerden biri senkrotron spektral indeksidir. Kozmik ışınları ve galaksilerin manyetik alanlarını anlamada önemli parametrelerden biridir. Senkrotron radyasyonu, manyetik alanlar boyunca spiral olarak kozmik ışınlar (yüksek enerjili elektronlar) tarafından yayılır. Senkrotron spektral indeksinin artan kırmızıya kayma ve yıldız oluşum hızıyla düzleştirildiğini bulmuşlardır. Bu durumda düzleştirme, daha düşük enerjili elektronlara göre daha yüksek enerjili elektronların yayıldığı anlamına gelir. Bu bulgu, muhtemelen daha yüksek yıldız oluşum aktivitesi tarafından yönlendirilen erken evrende kozmik ışın elektronlarının daha enerjik olduğunu göstermektedir. Ancak kozmik ışınların, tarlalardayken yaydıkları senkrotron radyasyonu nedeniyle manyetik tarlalarda daha fazla zaman harcadıkları için enerjiyi hızla kaybettikleri bilinmektedir. Bu erken galaksilerin spektrumları, bu kozmik ışınların, manyetik alanların da daha güçlü olduğu daha yüksek yıldız oluşum oranlarına sahip galaksilerde daha fazla enerji kazandığını göstermektedir. Tutarsızlığın arkasında ne var? Profesör Tabatabai, “Bu, manyetik alanlar bu sistemlerde son derece karışık ve çalkantılı ise ortaya çıkabilir.” Dedi. “Türbülanslı manyetik alanlar, kozmik ışınların daha yüksek enerjilere hızlanmasına yardımcı olur. Bu parçacıklar daha sonra dağılır ve alandan ayrılır.” Bu doğruysa, kozmik öğlen galaksileri, yüksek enerjili kozmik ışınların bulutlarına veya halolarına gömülmelidir. Araştırmacılar ayrıca, uzak galaksilerin SED’sini ölçmenin dolaylı bir yolu olan kızılötesi -Radio korelasyonunun (IRRC), radyo dalgalarında aynı SED gelişmesine rağmen kırmızıya kayma ile sabit kaldığını buldular. Yüksek enerjili kozmik ışınların haleleri bunu da açıklayabilir. Araştırma ayrıca radyo gözlemlerinin yüksek kırmızıya kaymalarda yıldız oluşumunun etkili izleyicileri olduğunu göstermektedir. Bu önemli bir bulgudur, çünkü kare kilometre dizisi gibi güçlü radyo gözlemevleri yakında faaliyete geçecektir. Radyoda 1 milyar galaksiyi haritalayacak ve diğer konuların yanı sıra antik evrendeki galaksi oluşumu ve evrimi inceleyecek. Araştırmacılar, “Bu makalede sunulan çalışma, daha eksiksiz örneklerde daha sağlam bir SED analizi gerçekleştirmeye yardımcı olacak, yaklaşan derin ve çok aktif SKA anketlerinden yararlanacak.”
