Gökbilimciler, evrende bu tür organize sistemlerin var olmasının beklenmediği bir dönemde, Samanyolu’na çarpıcı biçimde benzeyen bir sarmal galaksi tespit ettiler. Hindistan’dan iki araştırmacı, alışılmadık şekilde gelişen bu galaksiyi, galaksilerin büyümesiyle ilgili uzun zamandır kabul edilen fikirleri sorgulayan bir dönem olan Büyük Patlama’dan sadece 1,5 milyar yıl sonra gözlemledi.
Bu, son derece zayıf ve uzak ışığı tespit edebilen NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) sayesinde mümkün oldu. Araştırmacılar Rashi Jain ve Yogesh Wadadekar, güçlü kızılötesi görüşlerini kullanarak, evren şimdiki yaşının yaklaşık onda biri yaşındayken oluşmasına rağmen Samanyolu’na çok benzeyen bir sistemi gözlemlediler. Galaksiye, Mandakini’nin yanı sıra Ganj’ın ikiz akıntılarından biri olan Himalaya nehrinden esinlenerek Alkananda adını verdiler; bu isim aynı zamanda Samanyolu’nun Hintçe kelimesi de olabilir.
Çalışma, Hindistan’ın Pune kentindeki Tata Temel Araştırma Enstitüsü’nün (NCRA-TIFR) Ulusal Radyo Astrofizik Merkezi’nde gerçekleştirildi ve sonuçlar Avrupa Dergisi’nde yayınlandı. Astronomi ve Astrofizik.
Bu galaksi neden bu kadar çabuk var olmasın?
Gökbilimciler genellikle erken dönem gökadaların yapılandırılmış ve istikrarlı olmaktan ziyade kaotik ve düzensiz olmasını beklerler. İyi biçimlendirilmiş iki kolu olan (“büyük tasarım” spiralleri olarak bilinir) klasik sarmal gökadaların tamamen gelişmesinin milyarlarca yıl alacağı düşünülmektedir. Bu tür galaksilerin oluşumuna yavaş, durgun bir gaz birikimi, bu gazın dönen bir disk halinde çökelmesi ve sarmal kollar oluşturan yoğunluk dalgalarının yükselişi eşlik ediyor. Ayrıca sistemin hassas yapısını değiştirebilecek veya tahrip edebilecek büyük çarpışmalardan da kaçınması gerekiyor.
Alkananda bu kalıba hiç uymuyor. Yaklaşık 30.000 ışıkyılı boyunca uzanan parlak merkezi çıkıntıyı çevreleyen iki belirgin, geniş kolu halihazırda sergilemektedir. Olağanüstü bir hızda yıldızlar oluşturuyor ve yılda yaklaşık 60 güneşe eşdeğer kütle üretiyor. Bu hız günümüzün Samanyolu’ndan yaklaşık 20 kat daha hızlıdır. Alkananda’nın yıldızlarının yaklaşık yarısı, kozmik zaman ölçeğinde son derece hızlı olan sadece 200 milyon yılda oluşmuş gibi görünüyor.
Rashi Jain, “Alkananda, milyar yıllık galaksilerle ilişkilendirdiğimiz yapısal olgunluğa sahip” diyor. “Bu yaşta böylesine iyi organize edilmiş bir sarmal diskin bulunması, bize galaksi oluşumunu yönlendiren fiziksel süreçlerin (gaz birikmesi, disk stabilizasyonu ve muhtemelen sarmal yoğunluk dalgalarının gelişimi) mevcut modellerin öngördüğünden çok daha verimli bir şekilde çalışabileceğini söylüyor. Bizi yapıyı yeniden düşünmeye zorluyor.”
Yerçekimsel merceklenme Alkananda’nın ortaya çıkmasına nasıl yardımcı oldu?
Alkananda, Abel 2744 veya Pandora Kümesi olarak bilinen devasa bir gökada kümesine doğru görünüyor. Kümenin yerçekimi, arkasındaki galaksilerden gelen ışığı büker ve uzatır; bu, kütleçekimsel merceklenme adı verilen bir etkiye sahiptir. Bu doğal artış Alkananda’yı neredeyse iki kat daha parlak hale getirdi ve JWST’ye sarmal yapısının daha net bir görüntüsünü verdi.
Galaksiyi derinlemesine incelemek için Jain ve Wadadekar, her biri ışığının farklı bir bölümünü yakalayan 21 farklı filtreden alınan JWST görüntülerini inceledi. JWST’nin UNCOVER ve MegaScience araştırmalarının bir parçası olan bu gözlemler, araştırmacıların galaksinin mesafesini, ne kadar toz içerdiğini, kaç yıldız oluşturduğunu ve yıldız oluşum hızının zaman içinde alışılmadık bir hassasiyetle nasıl değiştiğini belirlemesine olanak tanıdı.
Beklenenden daha hızlı büyüyen bir evren
JWST zaten büyük mesafelerde şaşırtıcı derecede olgun birkaç disk galaksiyi ortaya çıkardı, ancak Alkananda klasik büyük sarmalın (iki iyi tanımlanmış, simetrik kolu olan bir galaksi) en net örneklerinden biri olarak öne çıkıyor. Varlığı, erken evrenin bilim adamlarının bir zamanlar düşündüğünden çok daha gelişmiş olduğuna dair artan kanıtlara katkıda bulunuyor.
Yogesh Wadadekar, “Alkananda, erken evrenin galaksileri beklediğimizden çok daha hızlı bir araya getirme yeteneğine sahip olduğunu ortaya koyuyor” dedi. “Her nasılsa, bu galaksi on milyarlarca güneş kütlesini toplamayı ve onları sadece birkaç yüz milyon yıl içinde güzel bir sarmal disk halinde düzenlemeyi başardı. Bu, kozmolojik standartlara göre olağanüstü derecede hızlı ve gökbilimcileri galaksilerin nasıl oluştuğunu yeniden düşünmeye zorluyor.”
Araştırmacılar artık Alkananda’nın sarmal kollarına neyin sebep olduğunu anlamak istiyor. Fikirlerden biri, sürekli soğuk gaz akışının yoğunluk dalgalarının kolları doğal olarak şekillendirmesine olanak sağlamasıdır. Diğer bir olasılık ise küçük bir eşlik eden galaksinin sarmal deseni tetikleyecek kadar yakından geçmesidir, ancak bu gelgit sarmalları genellikle hızla söner. JWST’nin spektroskopik cihazları veya Şili’nin Atacama Büyük Milimetre Dizisi (ALMA) kullanılarak yapılan takip gözlemleri, diskin düzgün bir şekilde dönüp dönmediğini (dinamik olarak “soğuk”) veya türbülans işaretleri gösterip göstermediğini (dinamik olarak “sıcak”) ortaya çıkarabilir ve oluşumuna dair ipuçları sağlayabilir.
Bu keşif kozmik tarihi anlamak açısından ne anlama geliyor?
Alkananda uzak geçmişten gelen büyüleyici bir görüntüden daha fazlasıdır. Onların varlığı gökbilimcileri, yıldızların, galaksilerin ve nihayetinde Dünya gibi gezegenlerin nasıl ortaya çıktığı da dahil olmak üzere kozmik evrimin zaman çizelgesini yeniden değerlendirmeye zorluyor. Eğer galaksiler bu kadar hızlı organize olabiliyorsa, erken evren önceden düşünülenden çok daha aktif ve üretken bir ortamdı ve potansiyel olarak gezegen sistemlerinin beklenenden daha erken ortaya çıkmasına olanak tanıyordu.
JWST uzay ve zamanda daha derinlere doğru ilerledikçe, Alkananda gibi daha fazla galaksinin bulunması muhtemeldir ve bu da her evrenin karmaşık yapıları ne kadar hızlı oluşturduğuna dair yeni bilgiler sağlar.
Alcananda’nın varlığı, genç evrenin, bilim adamlarının inandığından çok daha önce sabit disk ağırlıklı sistemler oluşturabildiği gerçeğini güçlendiriyor ve bu da onu şimdiye kadar tanımlanmış en uzak büyük tasarımlı sarmal gökadalardan biri yapıyor.