Bilim adamları, düşük kütleli galaksilerin ultraviyole parlaklığının, Evrenin oluşumu ve evrimi hakkında önemli bilgiler sağlayabileceğini zaten biliyorlar. Antik ultraviyole radyasyonun kullanılması, kozmolojide önde gelen bir teorinin test edilmesinde yeni ufuklar açıyor. Bilim insanları, kozmolojik modellerden elde edilen tahminleri test etmek için erken Evrendeki galaksilerin oluşumunu ve evrimini inceliyorlar. Son araştırmalar, Büyük Patlama’dan sadece birkaç yüz milyon yıl sonra düşük kütleli galaksilerin ultraviyole parlaklığının, farklı kozmolojik modeller arasındaki farkları tanımlamak için bir araç sağlayabileceğini gösterdi.
ΛCDM olarak bilinen önde gelen kozmoloji teorisi, görünür veya baryonik maddenin toplam madde kütlesinin yalnızca %15’ini oluşturduğu bir Evreni tanımlar. Geriye kalan %85 ise özü hala bilinmeyen gizemli karanlık maddedir. Karanlık madde, günlük hayatımızda önemli bir etkiye sahip olmasa da, Evrenin erken evriminde, farklı kütlelere sahip galaksilerin oluşumuna ilişkin koşulları ve mekanizmaları belirleyen önemli bir rol oynamıştır.
Erken Evrendeki karanlık madde ile baryonik madde arasındaki etkileşimleri anlamak, kozmolojik modellerin test edilmesi açısından önemli olabilir. ΛCDM’ye göre Evrenin en başında, protonlar ve elektronlar atomlara dönüştükten kısa bir süre sonra, normal maddenin karanlık maddeye göre süpersonik hızlarda hareket ettiği bölgeler vardı. Bu göreceli hareketin, ilk yıldızların ve galaksilerin oluşumu üzerinde önemli bir etkisi oldu ve muhtemelen modern Evrendeki galaksiler için ölçülebilir sonuçlar doğurdu.
California Üniversitesi’nden Claire Williams liderliğindeki bilim insanları, süpersonik hareketin düşük kütleli galaksilerin oluşumu üzerindeki etkisini anlamaya çalıştı. Williams’ın ekibi, çok fazlı dinamiğin yüksek çözünürlüklü simülasyonlarını kullanarak, galaksilerin evrimini 200’den 12’ye kadar farklı kırmızıya kaymalarda simüle etti. Bu, araştırmacıların Evren tarihinde farklı zaman noktalarındaki galaksi oluşum süreçlerini hesaba kattığı anlamına geliyor. Bu kadar geniş bir kırmızıya kayma aralığı, Evrenin gelişiminin farklı dönemlerini kapsamamıza olanak tanır. Örneğin kırmızıya kaymanın 200 olmasıyla Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra oluşan en uzak ve en eski gökadalardan bahsediyoruz. Aynı zamanda, kırmızıya kayma 12’de, örnek zaten oldukça yakın ve nispeten daha “modern” galaksiler içeriyor. Bu, bilim adamlarının, Evren tarihinin farklı aşamalarında süpersonik hareketin galaksilerin oluşumu ve evrimi üzerindeki etkisini değerlendirmesine olanak tanır.
Araştırmacılar, moleküler bulutların soğuması ve yoğunlaşması, ilk yıldızların tutuşması ve galaksilerin ve yıldız kümelerinin oluşumu süreçlerini hesaba kattı. Araştırmanın sonuçları, baryonik ve karanlık maddenin birbirine göre süpersonik hızlarda hareket etmesi durumunda düşük kütleli galaksilerin oluşumunun zor olduğunu gösterdi. Kütlesi 3 milyon güneş kütlesinin altında olan galaksiler, hız farkına göre on kat daha küçük sayılarda oluşmuştur. Büyük galaksiler ise bu farka bakılmaksızın oluşmuştur.
Bilim insanları, galaksi oluşumu ile bunların ultraviyole parlaklıkları arasındaki ilişkiyi anlamak için, belirli bir ultraviyole parlaklığa sahip galaksilerin sayısını belirleyen ultraviyole parlaklık fonksiyonuna baktılar. Hız farklılıklarının kırmızıya kayma 12’de bu işlevi etkilediği ortaya çıktı. Süpersonik akışın olmadığı bölgelerde küçük galaksiler ve yıldız kümeleri hızla oluştu ve yıldız oluşumuna başladı.
Bununla birlikte, süpersonik akışın olduğu bölgelerde küçük galaksiler nadirdi ve bunların oluşumuna yardımcı olması gereken gaz, bunun yerine daha büyük galaksilerde yıldız oluşumunu teşvik etti. Sonuç olarak, ultraviyole parlaklık fonksiyonu en küçük ve en sönük gökadalar için daha düşüktü, ancak soluk, biraz daha parlak gökadalar için kırmızıya kayma 12’de arttı.
Antik geçmişteki galaksilerin ultraviyole parlaklığını incelemek için James Webb Uzay Teleskobu (JWST) gibi modern teleskoplar benzersiz yetenekler sağlar. JWST, galaksilerin ultraviyole parlaklığını kızılötesi dalga boylarında ölçebilmektedir. Bu, erken Evrenin kozmolojisini incelemek ve verileri çeşitli modellerle karşılaştırmak için geniş fırsatlar yaratıyor. Kozmolojik modelleri test etmek için ultraviyole ışığın kullanılması, Evrenin oluşumu ve evrimine ilişkin anlayışı genişletir.