James Webb’den 88 gün arayla tekrarlanan gizemli kızılötesi sinyal

James Webb Uzay Teleskobu, Hubble Ultra Derin Alanı olarak bilinen ve en ayrıntılı biçimde incelenmiş gökyüzü bölgelerinden birinde kaynağı henüz belirlenemeyen bir kızılötesi emisyon çizgisi tespit etti. Yaklaşık 1,6 mikrometre dalga boyundaki parlak çizgi, Ağustos ve Kasım 2023’te yapılan iki ayrı gözlemde, 88 gün arayla yeniden görüldü.

Sinyalin bulunduğu konumda Hubble ve James Webb teleskoplarının önceki görüntülerinde belirgin bir yıldız ya da galaksiye rastlanmadı. Araştırmacılar, ölçümün bir cihaz hatasından kaynaklanma ihtimalinin düşük olduğunu belirtirken, sinyalin fiziksel kökenini açıklayabilecek dört ana senaryoyu değerlendirdi. Ancak mevcut veriler, bu olasılıkların hiçbirini kesin biçimde doğrulamaya yetmiyor.

SİNYAL HUBBLE’IN EN DERİN GÖZLEMLERİNDEN BİRİNDE TESPİT EDİLDİ

Araştırmanın yapıldığı bölge, güney gökyüzünde yer alan Fırın (Fornax) takımyıldızı içindeki Hubble Ultra Derin Alanı’nda bulunuyor. Hubble Uzay Teleskobu bu küçük gökyüzü parçasını 270 saatten uzun süre gözlemlemiş, bölgede yaklaşık 10 bin gök cismi kataloglanmıştı.

Bu nedenle söz konusu alan, daha önce fark edilmemiş veya son derece sönük kaynakları aramak için uygun bir hedef oluşturdu. Minnesota Üniversitesi’nden astrofizikçi Mason S. Huberty ve çalışma arkadaşları, James Webb’in Yakın Kızılötesi Spektrografı NIRSpec’i bilinen cisimleri incelemek yerine yeni kaynakları ortaya çıkarmak amacıyla kullandı.

NIRSPEC İLE BİLİNMEYEN KAYNAKLAR ARANDI

Ekip, NIRSpec’in mikromekik kapakçıklarından oluşan sisteminde, Hubble tarafından daha önce belirlenmiş ve ölçümleri etkileyebilecek ön plan cisimlerinin üzerindeki kapakları kapalı tuttu. Diğer kapakların büyük bölümünü açık bırakan araştırmacılar, böylece kataloglarda yer almayan kaynaklardan gelebilecek ışığı da spektrografla taradı.

Spektroskopi yöntemi, ışığı farklı dalga boylarına ayırarak gök cisimlerinin kimyasal yapısı, hareketi ve uzaklığı hakkında bilgi sağlayabiliyor. Emisyon çizgileri olarak adlandırılan belirgin ışık izleri, çoğu zaman kaynağın hangi elementleri içerdiğini ve ışığın ne kadar kırmızıya kaydığını anlamak için kullanılıyor.

Gözlemler sonucunda belirlenen ve değerlendirme kriterlerini karşılayan yedi tespitten altısı, daha önce bilinen uzak galaksilerle eşleştirildi. Yedinci tespit ise herhangi bir kataloglanmış cisimle ilişkilendirilemedi. Bu kaynağın spektrumunda yaklaşık 1,6 mikrometre civarında tek ve parlak bir emisyon çizgisi görüldü; çizgiye eşlik eden ikinci bir emisyon bulunamadı.

88 GÜN SONRA AYNI ÇİZGİ YENİDEN ORTAYA ÇIKTI

Sinyalin dikkat çekici yönlerinden biri, Ağustos ve Kasım 2023’teki iki gözlem penceresinde de tespit edilmesi oldu. İki gözlem arasında 88 gün bulunuyor. Çizgi, farklı teleskop yönelimlerinde ve dört ayrı pozlama grubunda da ölçüldü; elde edilen veriler birbiriyle uyumlu çıktı.

Bu tekrar, gözlemin basit bir optik veya elektronik arızadan kaynaklanmış olabileceği ihtimalini zayıflatıyor. Bununla birlikte sinyalin Ekim 2022’deki önceki James Webb gözlemlerinde görülmemiş olması yeni bir soruyu gündeme getiriyor. Buna göre kaynak, o tarihte henüz mevcut olmayabilir ya da daha sonra belirgin biçimde parlaklaşmış olabilir.

Araştırmacılara göre çizgi, önceki Webb görüntülerinde fark edilmesini gerektirecek kadar parlak görünüyor. Bu durum, sinyalin sürekli ışık yayan ve görüntülerde görünmesi beklenen sıradan bir galaksiye ait olabileceği ihtimalini daha karmaşık hale getiriyor.

KAYNAĞIN UZAKLIĞI NEDEN BELİRLENEMİYOR?

Tek bir emisyon çizgisi, kaynağın uzaklığını kesin biçimde belirlemek için yeterli olmayabiliyor. Bunun nedeni, evrenin genişlemesiyle birlikte ışığın dalga boyunun uzaması. Aynı 1,6 mikrometre dalga boyu, uzak ve yüksek enerjili bir kaynağın kırmızıya kaymış ışığından ya da daha yakındaki düşük enerjili bir kaynağın emisyonundan oluşmuş olabilir.

Araştırma ekibi, çizginin hangi atomik geçişe karşılık geldiğinin bilinmemesi nedeniyle kaynağın kırmızıya kaymasını ve gerçek uzaklığını saptayamadı. Daha fazla emisyon çizgisinin bulunması, bu belirsizliğin giderilmesi açısından kritik önem taşıyor.

BİLİM İNSANLARININ DEĞERLENDİRDİĞİ DÖRT OLASILIK

İlk olasılık, sinyalin erken evrende oluşmuş çok uzak bir galaksiden gelmesi. Ancak böyle bir kaynaktan gelen emisyonun, erken evreni dolduran nötr hidrojen ortamından geçerken zayıflaması bekleniyor. Ayrıca kaynağın önceki derin gözlemlerde de tespit edilmesi gerekebileceği için bu senaryo mevcut verilerle tam olarak örtüşmüyor.

İkinci ihtimal, daha yakın ve daha yeni bir galaksi. Fakat bu tür bir galaksinin yalnızca tek bir çizgi üretmesi beklenmiyor; başka emisyon çizgilerinin de spektrumda görülmesi gerekiyor. Tek çizginin eşliksiz olması, bu açıklamayı da güçleştiriyor.

Üçüncü senaryo bir süpernova olayı. Geçici ve parlak bir patlama, daha önce görünmeyen bir kaynağın kısa süreli olarak belirginleşmesini açıklayabilir. Ancak süpernovaların da gözlenen çizgiye ek olarak başka ışık izleri üretmesi beklendiğinden, bu seçenek mevcut bulgularla kesin biçimde doğrulanmış değil.

Dördüncü olasılık ise bir kara deliğin yakınından geçen yıldızı parçalayarak güçlü bir ışınım oluşturması. Gelgit etkisiyle yıldızın parçalandığı bu tür olaylar, çok sayıda ek ışık kaynağı görünmeden belirgin bir emisyon çizgisi ortaya çıkarabilir. Buna rağmen bu senaryoyu destekleyecek yeterli gözlemsel kanıt henüz bulunmuyor.

SİNYALİN KAYNAĞI İÇİN TAKİP GÖZLEMLERİ GEREKİYOR

The Astrophysical Journal’da yayımlanan çalışmada araştırmacılar, emisyonun fiziksel kökenini belirlemek için yeni gözlemlere ihtiyaç olduğunu vurguladı. Daha hassas spektroskopik ölçümlerle başka emisyon çizgilerinin ortaya çıkarılması, sinyalin hangi tür gök cisminden geldiğinin anlaşılmasını sağlayabilir.

Mevcut bulgular, James Webb’in boş olduğu düşünülen bir noktadan bir “mesaj” aldığı anlamına gelmiyor. Tespit edilen şey, kaynağı henüz tanımlanamayan kızılötesi bir ışık emisyonu. Sinyalin iki farklı gözlem döneminde tekrarlanması önemli olsa da bilim insanları, kesin sonuca ulaşmak için daha kapsamlı takip verilerinin toplanmasını bekliyor.