James Webb Uzay Teleskobu (JWST), eğer kozmolojinin standart modeline inanılacaksa, Büyük Patlama'dan çok kısa bir süre sonra çok büyük kütlelere ulaşan çok sayıda galaksi buluyor gibi görünüyor.
Nature Astronomy'de yayınlanan bir çalışmada, Austin'deki Texas Üniversitesi'nde astronomi doçenti olan Mike Boylan-Kolchin, JWST tarafından şimdiye kadar gözlemlenen en eski ve en büyük galaksi adaylarından altısının kozmolojideki hakim düşünceyle çeliştiğini ortaya koyuyor.
Çünkü diğer araştırmacılar her bir galaksinin Büyük Patlama'dan 500 ila 700 milyon yıl sonra görüldüğünü, ancak Güneşimizden 10 milyar kat daha büyük olduğunu tahmin ediyor.
Hatta galaksilerden biri Samanyolu'ndan daha büyük görünüyor, oysa bizim galaksimizin oluşması ve büyümesi için milyarlarca yıl daha geçmesi gerekti.
"Galaksi oluşumu hakkında çok yeni bir şeye ya da kozmolojide bir değişikliğe ihtiyacımız olacak. En uç olasılıklardan biri, evrenin Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra tahmin ettiğimizden daha hızlı genişliyor olmasıdır ki bu da yeni kuvvetler ve parçacıklar gerektirebilir."
Galaksilerin böyle bir boyutta bu kadar hızlı oluşabilmeleri için, mevcut gazlarının neredeyse %100'ünü yıldızlara dönüştürüyor olmaları gerekir.
Boylan-Kolchin, "Tipik olarak gazın en fazla %10'unun yıldızlara dönüştüğünü görüyoruz" dedi.
"Dolayısıyla gazın %100'ünün yıldızlara dönüşmesi teknik olarak teorik olarak mümkün olanın sınırında olsa da, bu gerçekten de beklediğimizden çok farklı bir şey gerektirecektir."
JWST, uyandırdığı tüm soluksuz heyecana rağmen gökbilimcileri tedirgin edici bir ikilemle karşı karşıya bıraktı.
Bu galaksilerin kütleleri ve Büyük Patlama'dan bu yana geçen süre doğrulanırsa, 1990'ların sonlarından bu yana kozmolojiye yön veren karanlık enerji + soğuk karanlık madde (ΛCDM) paradigması olarak adlandırılan hüküm süren kozmoloji modelinde temel değişiklikler yapılması gerekebilir.
Eğer galaksilerin oluşumu için ΛCDM'nin izin verdiğinden daha hızlı başka yollar varsa ya da evrenin erken dönemlerinde yıldız ve galaksi oluşumu için daha önce anlaşılandan daha fazla madde mevcutsa, gökbilimcilerin hakim düşüncelerini değiştirmeleri gerekecektir.
Altı galaksinin zamanları ve kütleleri ilk tahminlerdir ve ışığı bir spektruma bölen ve farklı renklerin parlaklığını analiz eden bir yöntem olan spektroskopi ile takip teyidine ihtiyaç duyacaktır.
Böyle bir analiz, çevredeki gazı ısıtabilecek merkezi süper kütleli kara deliklerin, galaksileri daha parlak hale getirerek gerçekte olduklarından daha büyük görünmelerini sağlayabileceğini düşündürebilir.
Ya da belki de galaksiler, galaksiden gelen ışığın renginin daha kırmızıya kaymasına neden olan toz nedeniyle başlangıçta tahmin edilenden çok daha geç bir zamanda görülüyor ve bu da daha fazla ışık yılı uzakta ve dolayısıyla zamanda daha geride olduğu yanılsamasını veriyor.
Galaksi verileri, UT Austin astronomu Steven Finkelstein tarafından yönetilen çok kurumlu bir JWST girişimi olan Kozmik Evrim Erken Yayın Bilim Araştırması'ndan (CEERS) geldi.
UT Austin'den Caitlin Casey tarafından yönetilen ve devam etmekte olan bir başka ortak JWST projesi olan COSMOS-Web, ikilemi çözmeye yardımcı olmak için spektroskopi ile ilgilenebilir ve bulgulara daha fazla ışık tutabilir.
COSMOS-Web, CEERS'ten yaklaşık 50 kat daha büyük bir alanı kapsıyor ve binlerce galaksiyi keşfetmesi bekleniyor.
Boylan-Kolchin, "Erken zamanlarda en nadir, en büyük galaksileri keşfetmek için ideal olacak, bu da bize evrenin erken dönemlerindeki en büyük galaksilerin ve kara deliklerin nasıl bu kadar hızlı ortaya çıktığını anlatacak" dedi.
Altı galaksi adayının kütleleri ve kırmızıya kaymalarına ilişkin ilk keşif ve tahminler, Avustralya'daki Swinburne Teknoloji Üniversitesi liderliğindeki bir ekip tarafından Şubat ayında Nature dergisinde yayımlandı.
Bu araştırma Ulusal Bilim Vakfı ve NASA tarafından desteklenmektedir.
- Michael Boylan-Kolchin. Stress testing ΛCDM with high-redshift galaxy candidates. Nature Astronomy, 2023; DOI: 10.1038/s41550-023-01937-7