Evrenin erken döneminde imkansız sıcaklığa sahip galaksi kümesi keşfedildi

Kozmik ışınların soluk izleri arasında gizli kalan bir 'gölge', Evrenin ilk dönemlerindeki gelişim sürecine ilişkin mevcut bilgilerimizi sorgulamaya başladı. Bu gölgenin arkasında, SPT2349-56 olarak adlandırılan ve Büyük Patlama'nın ardından yalnızca 1,4 milyar yıl geçtikten sonra oluşmuş olan dev bir galaksi kümesi yatıyordu. Küme içindeki gaz, teorik hesaplamalara göre olması gereken sıcaklıktan çok, çok daha yüksek bir seviyede bulunuyordu. Normalde, bir galaksi kümesinin yerçekimsel etkisiyle bu denli yüksek sıcaklıklara ulaşması milyarlarca yıl alan, oldukça yavaş bir süreç olması gerekiyordu.

Beklenmedik bir keşif: SPT2349-56 galaksi kümesi

Kanada'daki British Columbia Üniversitesi'nde doktora öğrencisi olarak çalışan astrofizikçi Dazhi Zhou, bu bulguların ne kadar sıradışı olduğunu vurgulayarak, 'Kozmik tarihin bu kadar erken bir döneminde bu kadar sıcak bir küme atmosferi ile karşılaşmayı hiç beklemiyorduk' demiştir. Zhou, ilk başta elde edilen sinyalin gerçekliğinden şüphe ettiğini, ancak aylarca süren kapsamlı doğrulama çalışmalarının ardından, bu gazın tahmin edilen seviyeden en az beş kat daha sıcak olduğunu ve hatta günümüzün birçok galaksi kümesinde ölçülen sıcaklıklardan dahi daha yüksek ve daha enerjik bir durumda bulunduğunu tespit ettiğini açıklamıştır.

SPT2349-56 galaksi kümesi ilk olarak 2010 yılında Antarktika'da konuşlandırılan Güney Kutbu Teleskobu'nun gözlemleri sonucunda tespit edilmiştir. O dönemde elde edilen ilk veriler, bu nesnenin olağan dışı özellikler taşıdığını göstermiştir. 2018 yılında yayımlanan ileri gözlemler, SPT2349-56'nın 30'dan fazla galaksiden oluşan bir küme olduğunu, Samanyolu'ndan bin kat daha hızlı bir hızda yıldız oluşturduğunu ve bu galaksiler arasında çarpışma yolunda birbirlerine doğru hızla yaklaştıklarını ortaya koymuştur.

Evrenin ilk milyar yıllarında yaşanan dramatik olaylar

Bu aşırı derecede dramatik kozmik olaylar, yaklaşık 12,4 milyar yıl öncesinde, yani Evrenin çok erken döneminde meydana gelmiştir. Astronomlar, bu dönemin Evrenin tarihinde kritik bir zaman dilimi olduğunu ve galaksinin oluşumunu nasıl ilerlediğine dair önemli ipuçları sunabileceğini düşünmüştür. Dazhi Zhou liderliğindeki uluslararası araştırma ekibi, bu soruların yanıtlarını bulmak amacıyla, kozmik mikrodalga arka planını incelemek için Atacama Büyük Milimetre/submilimetre Dizisi (ALMA) adlı ultra hassas gözlem aracını kullanmıştır.

Kozmik mikrodalga arka planı (CMB), Evrenin ışığın serbestçe yayılmasına izin verecek kadar soğuduğu andan bu yana, tüm kozmosun üzerini kaplayan soluk ve düzgün bir ışıltıdır. Araştırmacılar, bu arka plan ışıltısında, bir galaksi kümesi içindeki sıcak gazın elektronlarının CMB fotonlarıyla etkileşime girmesi sonucu oluşan Sunyaev-Zeldovich sinyali adlı bir bozulmayı arayıyorlardı. CMB'nin son derece düzgün yapısı nedeniyle, bu 'gölgeler' tespit edilebilir ve ölçülebilir bir kontrast oluşturur.

Bir galaksi kümesi, galaksiler arasındaki yerçekiminin yoğunlaştığı bir uzay bölgesidir. Bu güçlü yerçekimi, küme içindeki gaza, yani küme içi ortama etki ederek onu sıkıştırır ve hızlandırır. Bu iki etki birlikte gazın enerjisini artırır. SPT2349-56, erken Evrendeki galaksi kümelerinin hem boyut hem de yıldız oluşturma hızı açısından aşırı bir örneğidir. Önceki ölçümler, bu küme içinde büyük miktarda moleküler gaz bulunduğunu ortaya çıkarmıştır. Zhou ve araştırma ekibi, küme içindeki dinamiklerin ne anlama geldiğini anlamak için bu gaza daha yakından bakarak inceleme yapmıştır.