Astronomide yeni sayfa! Karanlık yıldızlar bulundu mu?

Evrenin oluşumuna dair önemli ipuçları sağlayabilecek yeni bir keşif astronomi dünyasında büyük yankı uyandırdı. James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ile yapılan son gözlemler, karanlık maddeyle beslenen karanlık yıldızların evrenin ilk dönemlerinde var olmuş olabileceğine işaret ediyor. Bu bulgu evrendeki ilk süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğuna dair uzun süredir tartışılan sorulara yanıt verebilir.

James Webb, karanlık yıldızları tespit etmiş olabilir

Colgate University’den Cosmin Ilie liderliğindeki araştırma ekibi, evrenin erken dönemlerinde oluşmuş dört son derece uzak gök cismi tespit etti. Bu nesnelerin tayf ve morfolojik yapılarının, süper kütleli karanlık yıldızlarla uyumlu olduğu açıklandı. “Süper kütleli karanlık yıldızlar, hidrojen ve helyumdan oluşan devasa, parlak ama kabarık yapılardır. Bu yapılar, içlerinde bulunan küçük miktardaki kendini yok eden karanlık madde sayesinde kütleçekimsel çöküşe karşı dengede kalır,” diyor Ilie.

Bu keşfin önemi, JWST’nin erken evrendeki galaksileri beklenenden daha parlak ve kompakt şekilde gözlemlemesiyle daha da artıyor. Araştırmacılar, karanlık yıldızların ve onların ardından oluşan kara deliklerin, evrendeki en uzak kuasarların nasıl bu kadar hızlı büyüyebildiğine dair önemli bir açıklama sağlayabileceğini belirtiyor.

Karanlık yıldız kavramı ilk kez Katherine Freese, Doug Spolyar ve Paolo Gondolo tarafından 2008’de Physical Review Letters dergisinde yayımlanan bir makaleyle ortaya atıldı. 2010 yılında yapılan bir diğer çalışma ise bu tür yıldızların nasıl süper kütleli hale gelebileceğini ve evrendeki en büyük kara deliklerin çekirdeklerini nasıl oluşturabileceğini detaylandırdı.

Karanlık madde evrenin yaklaşık yüzde 25’ini oluşturmasına rağmen, doğası hâlâ bilinmiyor. Uzmanlar, karanlık maddenin henüz gözlemlenmemiş yeni bir parçacıktan oluştuğunu düşünüyor. Bu parçacıkların çarpışarak yok olmaları, hidrojen bulutlarına enerji aktararak yıldızların karanlık yıldız haline dönüşmesine neden olabiliyor. Bu süreç, Büyük Patlama’dan yalnızca birkaç yüz milyon yıl sonra, karanlık madde hâlelerinin merkezinde gerçekleşmiş olabileceği belirtiliyor.

Araştırmacılar, JWST verileriyle dört aday cisim belirledi: JADES-GS-z14-0, JADES-GS-z14-1, JADES-GS-13-0 ve JADES-GS-z11-0. Bu cisimlerin tayfı, süper kütleli karanlık yıldız senaryosuyla uyumlu. Özellikle JADES-GS-z14-0’ın tayfında 1640 Angström dalga boyunda tek iyonize helyuma ait bir soğurma çizgisi tespit edildi. Bu özellik, karanlık yıldızların imza göstergesi olarak değerlendiriliyor.

Sinyalin düşük olsa da tespit edilmesi, astronomlar tarafından potansiyel bir dönüm noktası olarak görülüyor. Aynı nesne Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ile gözlemlendiğinde oksijen çizgileri de tespit edildi. Bu durum, karanlık yıldızların metal bakımından zengin galaksiler içinde oluşmuş olabileceği ya da galaksi birleşmeleriyle etkileşimde bulunmuş olabileceğini düşündürüyor.

Araştırma, karanlık yıldızların varlığının doğrulanmasının, karanlık madde parçacıklarının doğasına dair yeni bir pencere açacağını vurguluyor. Böyle bir keşif, astronomide yeni bir alt disiplinin, karanlık maddeyle beslenen yıldızlar araştırma alanının doğmasına yol açabilir.

Bu çalışma, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlandı ve U.S. Department of Energy’s Office of High Energy Physics, Swedish Research Council, LSST Discovery Alliance ve diğer kurumların desteğiyle yürütüldü. Elde edilen bulgular, hem evrenin erken dönemlerine hem de karanlık madde araştırmalarına dair önemli bir adım olarak kayıtlara geçti.