Kozmik Baykuş’un sırrı

Gökadalar nasıl oluştu? Neden bu kadar farklı şekillere sahipler? Evrende elementler nasıl dağıldı? Bu sorular, sadece evrenin geçmişini anlamamıza yardımcı olmakla kalmıyor, aynı zamanda kendi gökadamızın geleceği ve başka dünyalarda yaşam bulma olasılıkları gibi çok daha büyük soruların cevaplarına giden yolu da aydınlatıyor. Bu soruların cevabını bulmamızda son yıllardaki en büyük yardımcımız ise zamanın derinliklerine bakmamızı sağlayan James Webb Uzay Teleskobu (JWST).

JWST, en eski gökadaları gözlemleyerek onların evrimini bugünkülerle kıyaslama ve eski gökadalardaki yıldız türlerini inceleme imkanı sunuyor. Binlerce gökada üzerinde yapılan tayfsal gözlemler sayesinde, hidrojenden daha ağır elementlerin nasıl oluştuğunu ve bu oluşumun gökadaların milyarlarca yıllık evrim süreçlerini nasıl şekillendirdiğini anlamaya başlıyoruz.

Geçtiğimiz ay yayımlanan iki ayrı araştırma, bizden 11 milyar ışık yılı uzakta bulunan, her biri yaklaşık 26.000 ışık yılı genişliğinde iki halkalı gökadanın çarpışmasıyla oluşan ilginç bir yapıyı mercek altına aldı. Araştırmacıların kiminin ‘‘Kozmik Baykuş’’ kiminin de “Sonsuz Gökada” adını verdiği bu sistem, adeta evrenin bize gönderdiği kozmik bir kartpostal.

Evrenin büyük ölçekli yapısını ve gökadaların zaman içindeki evrimini anlamayı amaçlayan, birçok dalgaboyunda gözlemlerle desteklenen, kapsamlı bir gökyüzü taraması olan COSMOS (Cosmic Evolution Survey) projesi Hubble Uzay Teleskobu’nun yanı sıra yer ve uzay tabanlı birçok teleskobun katkısıyla yürütülen devasa bir çalışma. Gökyüzünde üç dolunay büyüklüğünde bir alanda milyonlarca gökadaya dair detaylı veriler sunuyor. JWST’nin katkısıyla oluşturulan COSMOS-Web projesi ise bu alanın şimdiye kadarki en derin ve ayrıntılı kızılötesi gözlemini gerçekleştirdi. Kozmik Baykuş sistemi de tam olarak bu veri zenginliğinin içinde, COSMOS bölgesinde keşfedildi ve bu sayede hem büyük ölçekli gökada birleşmeleri hem de süper kütleli kara deliklerin erken evrendeki kökenleri üzerine eşsiz bir pencere aralamakta.

Çarpışarak Kozmik Baykuş’u oluşturan bu gökadaların her ikisinin merkezinde de aşırı kütleli birer karadelik bulunuyor. Bu karadelikler, çevrelerindeki maddeyi şiddetle yuttukları için ‘‘aktif gökada çekirdekleri’’ olarak adlandırılıyor ve baykuşun gözleri gibi parlıyorlar. JWST’nin sağladığı nefes kesici gözlemler, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ve Very Large Array (VLA) gibi diğer güçlü teleskopların verileriyle de desteklenerek detaylı analizlere imkan tanıyor.

Yaklaşık 38 milyon yıl önce meydana geldiği tahmin edilen bu çarpışma, birkaç yüz milyon yıl daha sürecek gibi görünüyor. Baykuşun gagasını andıran bölgede yoğunlaşan moleküler gazın, çarpışmanın etkisiyle oluşan şok dalgaları sayesinde büyük bir yıldız oluşumu patlamasını tetiklediği keşfedildi. Ancak yalnızca çarpışmanın kendisi değil, gökada merkezindeki süper kütleli kara deliklerden çıkan yüklü parçacıkların oluşturduğu radyo jetler de bu sürece katkı sağlıyor. Jetlerin moleküler gaz bulutuna çarpması, halihazırda sıkışmış olan gazı daha da yoğunlaştırıyor ve bu da bölgede yeni yıldızların hızla doğduğu devasa bir yıldız doğumhanesi oluşuyor. Baykuşun gözlerini andıran bölgelerde gözlemlenen simetrik yapı, yaklaşık olarak aynı büyüklük ve kütledeki iki halkalı gökadanın tam kafa kafaya çarpıştığının işaretçisi. Bu durum, gökbilimciler için büyük önem taşıyor çünkü bu benzersiz sistemde gökada evriminin birçok kritik süreci eşzamanlı olarak gözlemlenebiliyor. Özellikle çarpışma sırasında meydana gelen gazın şoklanması ve sıkışması, gökadaların birleşme bölgesinde gazın yoğunlaşmasına sebep oluyor. Radyo jetlerinin bu yoğun gaza çarpması ise gazı daha da sıkıştırarak yıldız oluşumunu tetikliyor. Bu birleşik etki, gökadalar arasındaki etkileşimlerin yıldız oluşumu üzerinde ne denli güçlü bir rol oynayabileceğini ortaya koyarken, gazın yıldızlara dönüşümünü sağlayan daha önce yeterince anlaşılmamış fakat son derece verimli bir mekanizmanın da varlığını gözler önüne seriyor.

Bu Kozmik Baykuş sistemini inceledikçe daha da şaşırtıcı şeyler ortaya çıkıyor: üçüncü bir süper kütleli karadelik olasılığı! Her iki gökada çekirdeğinin de Güneş kütlesinin yaklaşık yüz milyar katı olduğu, yani her birinin merkezinde aktif bir süper kütleli karadelik bulunduğu düşünülüyor. Ancak asıl gizem, bu iki çekirdeğin tam ortasından gelen güçlü X-ışını ve radyo sinyallerinde yatıyor. Bu sinyaller, orada da aktif bir kara delik olduğunu gösteriyor. Peki bu üçüncü karadelik nasıl oluştu? Araştırmacılar üç ana senaryo üzerinde duruyor: Ana senaryo olan Doğrudan Çöküş senaryosunda yıldızlara dönüşmeye fırsat bulamayan devasa gaz bulutları, kendi kütle çekimleriyle içe doğru çökerek doğrudan süper kütleli karadeliklere dönüşüyor. Burada çarpışan gökadalar arasındaki gazın şoklanarak aşırı yoğun ve türbülanslı bir ortam yaratması söz konusu. Sadece JWST değil, ALMA ve Very Large Array (VLA) gibi yer tabanlı teleskoplarla alınan veriler de bu senaryoyu güçlü bir şekilde destekliyor. Eğer bu senaryo doğruysa, Kozmik Baykuş, evrende ilk dev karadeliklerin nasıl ortaya çıktığına dair çok önemli bir ipucu taşıyor olabilir. İkinci senaryo olan Göçmen Karadelik senaryosuna göre ise bu karadelik üçüncü bir gökadadan buraya taşınmış olabilir. Yani, daha önce başka bir gökadanın parçası olan ve gökada birleşmeleri sırasında buraya sürüklenen bir ‘‘göçmen’’ karadelik olma olasılığı var. Son senaryo olan Merkezden Kopma senaryosu ise bu dev karadeliğin, şu anda içinde bulunduğu iki gökadadan birine aitken, gökadalar arasındaki şiddetli etkileşimler sırasında merkezinden koparak bugünkü konumuna sürüklenmiş olmasını öngörüyor.

Şu an için en çok üzerinde durulan ve en olası senaryo doğrudan çöküş senaryosu olsa da bu gizemli Kozmik Baykuş, yalnızca görsel olarak çarpıcı bir yapı değil, aynı zamanda evrenin erken dönemlerindeki süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğunu ve gökadaların evrimini anlamamıza yardımcı olabilecek eşsiz bir doğal laboratuvar. Eğer doğrudan çöküş senaryosu doğrulanırsa, bu keşif evrendeki ilk kara deliklerin sırlarını çözmede büyük bir adım olabilir.