COSMOS-z3.1-A, Evrenin En Büyük Yapılarının İlk Hâlini Gösteriyor

COSMOS-z3.1-A, evren yalnızca yaklaşık 2,1 milyar yaşındayken görülen bir ilkel süperkümedir: Gelecekte “kümelerin kümesi” hâline gelebilecek dev bir galaksi yapısının erken evresi. Araştırmacılar yapının şimdiden Samanyolu’nun yaklaşık 5.000 katı kütleye sahip olduğunu hesaplıyor. Gözlenen aşırı yoğunluk ve kozmik yapı büyümesi modelleri, yapının zamanla yakındaki dev Coma Kümesi’nden daha kütleli bir sisteme dönüşebileceğine işaret ediyor. Ancak bu, gelecekteki kütlenin doğrudan ölçümü değil, modele dayalı bir öngörüdür. 15

Sıradan bir ilkel kümeden daha nadir

Uluslararası araştırma ekibi, COSMOS-z3.1-A’yı bugüne dek bilinen en uzak galaksi süperkümesi öncülü olarak tanımladı. Bu ayrım önemli: Bir ilkel küme, gelecekte tek bir büyük galaksi kümesine dönüşebilecek gelişmekte olan bir yapıdır; ilkel süperküme ise birden fazla büyük kümenin oluşturacağı daha geniş ölçekli bir sistemin başlangıcıdır. 7

COSMOS-z3.1-A, olgunlaşmış ve düzgün biçimli tek bir küme gibi görünmüyor. Birkaç yoğun, düzensiz çekirdekten oluşuyor. Bu çekirdekler, kozmik ağın filamentlerinin kesiştiği olağanüstü yoğun bir bölgede yer alıyor; filament benzeri uzantıların da çekirdeklere madde taşıdığı görülüyor. 14

Çalışmada yapılan gelecek-kütle tahminlerine göre COSMOS-z3.1-A ve COSMOS-z3.1-C, günümüz evrenine ulaşıldığında Coma Kümesi’nin toplam kütlesini aşabilir. Makale, bu uç yapıların günümüzdeki karşılıkları için en az (10^{15,3}) Güneş kütlesi düzeyinde değerler veriyor. 1

ODIN, uzaktaki yoğunluğu üç boyutlu yapıya nasıl dönüştürdü?

Keşif, yüksek kırmızıya kaymada ilkel kümeleri arayan ODIN taramasıyla başladı. Ekip, galaksi yoğunluklarını izlemek için Lyman-alfa çizgisi yayan galaksileri kullandı. COSMOS gök alanındaki gözlemlerde, Dark Energy Camera (DECam) ile yapılan dar bant görüntüleme sayesinde kırmızıya kayması 3,1 olan galaksi kümelenmeleri belirlendi. 335

Ancak gökyüzünde yan yana görünmek, galaksilerin uzayda gerçekten aynı yapının parçası olduğunu tek başına kanıtlamaz. Bu nedenle ekip; Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), Gemini South’taki GMOS ve Keck II’deki DEIMOS aygıtlarından gelen tayf gözlemlerini kullandı. Bu ölçümler galaksilerin kırmızıya kaymalarını, dolayısıyla uzaklıklarını belirledi; böylece yapı üç boyutlu olarak yeniden kuruldu ve yoğun çekirdeklerle bunların çevresi ortaya çıkarıldı. 135

Bu yöntem, takip edilen galaksilerin dağılımı üzerinden filamentlerin de izlenmesini sağladı. Ortaya çıkan şey yalnızca çok uzak galaksilerden oluşan bir katalog değil; büyük ölçekli bir kozmik ortamın gelişim haritasıydı. 1

“Aşağıdan yukarı” büyümenin kozmik bir örneği

Çağdaş kozmolojiye göre evrendeki yapılar hiyerarşik biçimde oluşur: Önce daha küçük madde yoğunlaşmaları meydana gelir, ardından bunlar birleşir ve çevrelerinden madde çekerek daha büyük sistemler kurar. COSMOS-z3.1-A’nın birden fazla gelişmekte olan bileşen ve bunları saran filament ağı içermesi, tek parça ve olgun bir küme olmaktan çok bu tabloyla uyumlu. 17

Filamentlerin kesişim noktasındaki konumu da kritik. Bu kozmik ağ iplikçikleri, galaksileri ve maddeyi yoğun düğüm noktalarına taşıyabilir. Böylece ilkel süperkümeyi oluşturan ayrı bileşenler, kozmik zaman boyunca giderek daha büyük bir sisteme dönüşebilir. Bu gözlem, küçük ilkel kümeler ile yakın evrende gördüğümüz en büyük küme sistemleri arasındaki ara aşamalara çok erken bir dönemde bakma fırsatı veriyor. 14

JWST’nin “gizli yıldızlar” sonucu bunun neresinde?

COSMOS-z3.1-A çalışması, büyük ölçekli çevrelerin büyümesiyle ilgileniyor: Karanlık madde açısından zengin bölgeler, galaksi grupları, filamentler ve ilkel kümeler. James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) ayrı bir çalışmasıysa, erken dönemlerdeki tekil galaksilerin içindeki yıldız nüfusunu inceliyor.

JWST araştırmasında, dokuz büyük erken galakside beklenenden çok daha fazla sayıda sönük, düşük kütleli yıldız bulunduğuna dair kanıt elde edildi. Bu yıldızlar çok az ışık yaymalarına karşın kayda değer kütle taşıdığı için, bazı galaksilerin tahmini yıldız kütleleri önceki hesapların üç ila dört katına çıkabilir. Bildirilen en uç örnek yaklaşık dört kat seviyesine yaklaşıyor. 192027

İki sonuç birbirini tamamlayabilir, fakat biri diğerinin tam açıklaması değildir. Filamentlerle beslenen bir ilkel süperküme, galaksilerin hızla bir araya gelmesi için elverişli bir çevre sunar. Düşük kütleli yıldızların beklenenden bol olması ise bazı galaksilerde ışıkta görünmeyen yıldız kütlesinin ne kadar yüksek olabileceğini değiştirir. Erken evrende hem yoğun ortamların hem de bu ortamlardaki galaksilerin nasıl bu kadar hızlı büyüdüğünü açıklamak, modeller için temel sorunlardan biri olmaya devam ediyor. 11722

Sırada Rubin Gözlemevi var

Vera C. Rubin Gözlemevi, Legacy Survey of Space and Time (LSST) taramasına başladı. LSST kamerasının bilim amaçlı ilk veri yayını, COSMOS alanının derin gözlemlerini de içerdi. 3336

Rubin’in geniş alanı kapsayan derin görüntüleri, gökyüzünde daha fazla yüksek kırmızıya kaymalı yoğun bölge adayı bulmaya yardımcı olabilir. Fakat tayf gözlemleri vazgeçilmez olmaya devam edecek: Bir yapının gerçekten üç boyutlu bir ilkel süperküme mi olduğu, yoksa yalnızca iki boyutlu görüntüde birbirine yakın görünen galaksilerden mi oluştuğu, hassas kırmızıya kayma ölçümleriyle anlaşılabilir. COSMOS-z3.1-A, geniş alan görüntüleme ile kapsamlı ve hedefli spektroskopinin birlikte kullanılmasının gücünü gösteriyor. 13