W­e­b­b­ ­s­ü­p­e­r­n­o­v­a­ ­b­i­l­i­m­i­n­e­ ­y­e­n­i­ ­b­i­r­ ­p­e­n­c­e­r­e­ ­a­ç­ı­y­o­r­

Kozmosun derinliklerine bakan NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, bilim insanlarına, evrenimizin şu anki yaşının sadece küçük bir kısmı olduğu bir dönemdeki süpernovalara ilişkin ilk ayrıntılı bakışı sunuyor. Webb verilerini kullanan bir ekip, erken evrende önceden bilinenden 10 kat daha fazla süpernova tespit etti. Yeni keşfedilen patlayan yıldızlardan birkaçı, evrenin genişleme oranını ölçmek için kullanılanlar da dahil olmak üzere, kendi türlerinin en uzak örnekleridir.

Tucson’daki Arizona Üniversitesi ve Steward Gözlemevi’nde üçüncü sınıf yüksek lisans öğrencisi olan Christa DeCoursey, “Webb bir süpernova keşif makinesidir” dedi. “Çok sayıda tespit artı bu süpernovalara olan büyük mesafeler araştırmamızın en heyecan verici iki sonucu.”

DeCoursey bu bulguları bir basın toplantısında sundu. Amerikan Astronomi Topluluğu’nun 244. toplantısı Madison, Wisconsin’de.

‘Bir süpernova keşif makinesi’

Bu keşifleri yapmak için ekip, JWST Gelişmiş Derin Galaksi Dışı Araştırma (JADES) programının bir parçası olarak elde edilen görüntüleme verilerini analiz etti. Webb, son derece uzaktaki süpernovaları bulmak için idealdir çünkü onların ışıkları daha uzun dalga boylarına yayılır; bu, kozmolojik kırmızıya kayma olarak bilinen bir olgudur.

Webb’in fırlatılmasından önce, kırmızıya kayma değeri 2’nin üzerinde yalnızca bir avuç süpernova bulunmuştu; bu, evrenin yalnızca 3,3 milyar yaşında olduğu zamana, yani şu anki yaşının yalnızca %25’ine karşılık geliyordu. JADES örneği, evrenin yaşının 2 milyar yıldan daha küçük olduğu geçmişte, daha da ileri düzeyde patlamış birçok süpernovayı içeriyor.

Daha önce araştırmacılar, evrenin “genç yetişkin” aşamasında olduğu dönemdeki süpernovaları görüntülemek için NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu’nu kullanmıştı. JADES ile bilim insanları, evrenin “ergenlik döneminde” veya “ergenlik öncesi” dönemindeyken süpernovaları görüyorlar. Gelecekte evrenin “yeni yürümeye başlayan çocuk” veya “bebeklik” aşamasına bakmayı umuyorlar.

Ekip, süpernovayı keşfetmek için bir yıla kadar arayla çekilmiş birden fazla görüntüyü karşılaştırdı ve bu görüntülerde kaybolan veya ortaya çıkan kaynakları aradı. Gözlemlenen parlaklıkları zamanla değişen bu nesnelere geçici olaylar denir ve süpernovalar da bir tür geçicidir. Toplamda, JADES Geçici Araştırma Örneği ekibi, gökyüzünün yalnızca bir kol mesafesinde tutulan bir pirinç tanesi kalınlığındaki bir bölümünde yaklaşık 80 süpernovayı ortaya çıkardı.

Baltimore, Maryland’deki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nde (STScI) NASA Einstein Üyesi olan takım arkadaşı Justin Pierel, “Bu gerçekten de yüksek kırmızıya kaymalı evrenin geçici bilim için nasıl göründüğüne dair ilk örneğimiz” dedi. “Uzaktaki süpernovaların yakın evrende gördüklerimizden temelde farklı mı yoksa çok benzer mi olduğunu belirlemeye çalışıyoruz.”

Pierel ve diğer STScI araştırmacıları, hangi geçici olayların gerçekten süpernova olduğunu ve hangilerinin olmadığını belirlemek için uzman analizi sağladılar çünkü çoğu zaman çok benzer görünüyorlardı.

Ekip, spektroskopik olarak doğrulanan en uzak olanı da dahil olmak üzere, kırmızıya kayması 3,6 olan bir dizi yüksek kırmızıya kaymalı süpernova tespit etti. Ata yıldızı, evren henüz 1,8 milyar yaşındayken patladı. Bu, büyük bir yıldızın patlaması olan, çekirdeğin çökmesi süpernovası olarak adlandırılan bir olaydır.

Uzak Tip Ia süpernovasını ortaya çıkarmak

Astrofizikçilerin özellikle ilgisini çeken Tip Ia süpernovalardır. Patlayan bu yıldızlar o kadar parlak ki, uzak kozmik mesafeleri ölçmek ve bilim adamlarının evrenin genişleme oranını hesaplamalarına yardımcı olmak için kullanılıyorlar. Ekip, kırmızıya kayma değeri 2,9 olan en az bir Tip Ia süpernova tespit etti. Bu patlamanın ışığı, 11,5 milyar yıl önce, evren henüz 2,3 milyar yaşındayken bize ulaşmaya başladı. Spektroskopik olarak doğrulanan Tip Ia süpernovaya ilişkin önceki mesafe rekoru, evrenin 3,4 milyar yaşında olduğu dönemde 1,95’lik kırmızıya kaymaydı.

Bilim adamları, mesafeden bağımsız olarak hepsinin aynı içsel parlaklığa sahip olup olmadığını görmek için Tip Ia süpernovalarını yüksek kırmızıya kaymalarda analiz etmeye isteklidir. Bu kritik derecede önemlidir, çünkü eğer parlaklıkları kırmızıya kayma ile değişiyorsa, evrenin genişleme oranını ölçmek için güvenilir belirteçler olamazlar.

Pierel, kırmızıya kayma 2.9’da bulunan bu Tip Ia süpernovayı, içsel parlaklığının beklenenden farklı olup olmadığını belirlemek için analiz etti. Bu sadece bu türden ilk nesne olmasına rağmen, sonuçlar Tip Ia parlaklığının kırmızıya kayma ile değiştiğine dair hiçbir kanıt göstermemektedir. Daha fazla veriye ihtiyaç var, ancak şimdilik evrenin genişleme hızı ve nihai kaderi hakkındaki Tip Ia süpernova temelli teoriler sağlam kalıyor. Pierel ayrıca bulgularını Amerikan Astronomi Topluluğu’nun 244. toplantısında da sundu.

Geleceğe doğru bakmak

Erken evren, aşırı ortamlara sahip çok farklı bir yerdi. Bilim insanları, güneşimiz gibi yıldızlara kıyasla çok daha az ağır kimyasal element içeren yıldızlardan gelen eski süpernovaları görmeyi bekliyor. Bu süpernovaları yerel evrendekilerle karşılaştırmak, astrofizikçilerin bu erken zamanlarda yıldız oluşumunu ve süpernova patlama mekanizmalarını anlamalarına yardımcı olacaktır.

JADES süpernovasının spektroskopik analizine öncülük eden STScI Üyesi Matthew Siebert, “Aslında geçici evrene yeni bir pencere açıyoruz” dedi. “Tarihsel olarak, bunu ne zaman yapsak son derece heyecan verici şeyler bulduk; beklemediğimiz şeyler.”

Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nde araştırma profesörü olan JADES ekibi üyesi Eiichi Egami, “Webb çok hassas olduğundan, işaret ettiği hemen her yerde süpernovalar ve diğer geçici olaylar buluyor” dedi. “Bu, Webb ile daha kapsamlı süpernova araştırmalarına doğru atılan ilk önemli adımdır.”