James Webb Teleskobu, ilk yıldızlardan ve devasa kara deliklerden gelen aşırı miktardaki ultraviyole ışığı ve evrenin yeniden iyonlaşmasına dair ipuçları ortaya çıkarıyor. Büyük Patlama’dan sonraki ilk milyar yıl boyunca, ilk yıldızlar ve galaksiler ortaya çıkıp karanlığı aydınlatırken, evreni dolduran nötr hidrojen gazını da iyonize ettiler. Yakın zamana kadar gökbilimciler bunun nasıl gerçekleştiğini açıklamakta zorlanıyorlardı. Seyrek, yeni doğan galaksiler, yüksek enerjili ultraviyole (UV) ışık gerektiren hidrojeni iyonize etme yeteneğine sahip görünmüyordu. Şimdi, NASA’nın yörüngedeki kızılötesi gözlemevi JWST bunu tersine çevirdi. O kadar çok parlak genç galaksi ve parlak kara delik keşfediyor ki, UV ışık fazlalığı olabilir.
Daha da önce, Büyük Patlama’dan 380.000 yıl sonra, çalkantılı ilkel çorbadaki protonlar, elektronlar ve fotonlar, parçacıkların nötr hidrojen atomlarını oluşturmak üzere birleşmesi için yeterince soğudu. Bu sıcak gazın parıltısı olan kozmik mikrodalga arka planı (CMB) artık gökyüzünün her yerinde görülebilmektedir. İlk yıldızlar, daha yoğun hidrojen bulutlarının bir araya geldiği on milyonlarca yıllık kozmik “karanlık çağların” ardından oluşmuştur.
Modern evrende galaksiler arasında bulunan hidrojen neredeyse tamamen iyonize olmuştur. İyonize hidrojenden serbest elektronlar tarafından saçılan CMB fotonlarının kendileri, bunun ne zaman gerçekleştiğine dair bir ipucu sağlar. CMB’de bulunan modellere göre reiyonizasyonun orta noktası Büyük Patlama’dan yaklaşık 700 milyon yıl sonra gerçekleşmiştir.
Uzak galaksilerin merkezlerindeki süper kütleli kara delikler olan kuasarlar da bir başka bilgi kaynağıdır. Gaz bu yerçekimsel çöküntü deliklerine doğru girdap oluştururken, gaz parlak bir şekilde parlar. Aradaki nötr hidrojen bulutları kuasar ışığının belirli dalga boylarını emer. Bu soğurma çizgileri, evren yaklaşık bir milyar yaşına geldiğinde kaybolur ve bu da nötr hidrojenin nihai yok oluşuna işaret eder.
Gökbilimciler, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu’nu yeni araçlarla yenilediği 2009 yılına kadar reiyonizasyon dönemine dair herhangi bir işaret görmediler. O dönemde, Büyük Patlama’dan sonraki ilk milyar yıla kadar izlenebilen az sayıda galaksi keşfedildi. Bununla birlikte, Hubble en parlak galaksileri görüntülemekle sınırlıydı ve bunlar tüm evreni iyonize etmek için sayıca çok azdı.
Morötesi ışık yayan ama gizli kalan bir dizi küçük galaksi var mıydı?
JWST bu soruya “evet” cevabını verdi. JWST, 2022’de başladığından bu yana geçen ilk bir milyar yıllık gözlem süresinde 1000’den fazla aday galaksi keşfetti. Büyük Patlama’dan 300 milyon yıldan daha kısa bir süre sonra parlayan bir galaksi Mayıs ayında Robertson’un ekibi tarafından doğrulandı. Robertson, “Belki de daha önce düşünülenden daha hızlı bir şekilde, evren hem parlaklık hem de boyut olarak galaksileri büyütmek için bir mekanizma keşfetti” diyor.
Bu galaksilerdeki ilk yıldızların, ısı yayan ve bugünkü yıldızların boyutlarını sınırlayan daha ağır elementlerden yoksun oldukları için dev olmaları mümkündür. UV ışığı bu tür sıcak, parlak devler tarafından bol miktarda üretilebilir. Bunun kanıtı Şubat ayında Paris Astrofizik Enstitüsü’nden Hakim Atek başkanlığındaki bir grup tarafından sunuldu. Bu grup, JWST’nin Dünya’ya daha yakın bir galaksi kümesi ya da “yerçekimsel mercek” tarafından ışığı arttırılmış olan ilk milyar yıla ait sekiz ultra soluk galaksi üzerinde yaptığı araştırmanın bulgularını sundu. Bu sayede JWST ışığı spektrumlara ayırabildi ve galaksilerin benzer yaştaki diğer galaksilerden dört kat daha fazla UV yaydığını keşfetti.
