Büyük Patlama’nın arkasından evren, uzun süre karanlık ve sakin bir yerdi. İlk yıldızlar oluşana kadar, ışıksız bir boşluk, etkisiz hidrojen gazı ile kaplanmış durumdaydı. Fakat ortalama 100 milyon yıl sonrasında her şey değişmeye başladı. Yıldızlar parlamaya, galaksiler oluşmaya ve evren bugünkü karmaşık yapısına bürünmeye başladı.
Bu büyük dönüşüm, reiyonizasyon çağı olarak biliniyor. Bu dönem, evrendeki etkisiz hidrojenin, ilk yıldızların ışığıyla iyonize olduğu bir süre dilimini kapsıyor. Ortalama bir milyar yıl devam eden bu süreç, evrenin temel kimliğini şekillendiren son büyük kozmik değişimlerden biri.
Austin’de bulunan Texas Üniversitesi’nden kuramsal astrofizikçi Julian Muñoz mevzuyla ilgili şu şekilde diyor: “Evrenimizdeki son büyük değişiklik buydu. O bir milyar yıl içinde her şey değişti, ve o zamandan beri büyük seviyede aynı kaldı.”
Yeni araçlar ve yeni cevaplar
Reiyonizasyon çağı, evrenin tarihindeki en mühim dönemlerden biri olsa da hâlâ büyük bir gizem. İlk yıldızlar ne süre parladı? Hangi galaksiler en büyük görevi oynadı? Kara delikler iyi mi bir katkı sağlamış oldu? Ve bu süreç, karanlık madde şeklinde öteki kozmik sırlar hakkında ne söylüyor?
Bilim adamları, bu sorulara yanıt bulmak için devrim niteliğindeki araçları kullanıyor. 2021’de fırlatılan James Webb Uzay Teleskobu (JWST), evrenin ilk galaksilerine bakarak mühim ipuçları sunuyor. Bunun yanında, HERA şeklinde yeni nesil radyo teleskoplar, etkisiz hidrojen gazının erken evrendeki dağılımını inceleyerek reiyonizasyon sürecini anlamaya çalışıyor.
MIT’den astrofizikçi Rob Simcoe mevzuyla ilgili şu şekilde diyor: “Bu süreci incelemek için elimizdeki araçlar, daha ilkin haiz olduklarımızla kıyaslanamaz.”
Kozmik şafaktan “Evren Kırıcılar”a
JWST’nin gözlemleri, evrenin ilk galaksileri hakkında şaşırtıcı bilgiler ortaya çıkardı. Büyük Patlama’dan yalnız 350 milyon yıl sonrasında oluşmuş galaksiler tespit edildi. Dahası, bu galaksiler beklenenden oldukça daha parlak ve büyük görünüyor. 2023’te keşfedilen altı erken dönem galaksi, yıldız hacmi açısından Samanyolu ile kıyaslanabilir seviyede.
Bu keşifler, bilim insanlarını hem heyecanlandırdı hem de şaşırttı. Standart teoriler, bu kadar kısa sürede bu denli büyük yıldız oluşumunu açıklamakta zorlanıyor. Colorado Üniversitesi’nden astrofizikçi Erica Nelson, bu galaksilere “evren kırıcılar” denmesinin sebebini, “Erken evrenin düşündüğümüzden oldukça daha kaotik ya da süratli evrimleşen bir yer bulunduğunu gösteriyor” diyerek açıklıyor.
Bu galaksiler, reiyonizasyon dönemine dair de yeni sorular doğurdu. İlk galaksilerin, evrenin tamamen iyonize olması için ihtiyaç duyulan ışığın dört katını ürettiği tespit edildi. Peki, reiyonizasyon niçin daha süratli gerçekleşmedi? Bu, JWST’nin çözmeye çalmış olduğu büyük bilmecelerden biri.
Hidrojenin sessiz sinyali
JWST’nin yanı sıra, radyo teleskoplar da erken evrene dair mühim bir pencere açıyor. Bilhassa etkisiz hidrojenin yaymış olduğu 21 santimetre’lik radyo sinyali, bilim adamlarına bu gazın süre içindeki dağılımını ve sıcaklığını araştırma fırsatı veriyor.
Cenup Afrika’da bulunan HERA teleskobu, 350 anteniyle bu sinyali tespit etmeye çalışıyor. Berkeley’den astrofizikçi Josh Dillon, bu görevin zorluklarını, “Bir konserin bas sesleri 100 bin kat kuvvetli çıkarken tizleri duymaya çalışmak şeklinde” diyerek açıklıyor.
21 santimetre sinyali, yalnızca hidrojenin varlığını değil, evrendeki enerji değişimlerini de anlamaya destek olabilir. İlk yıldızların yaymış olduğu enerji yada karanlık maddeyle ilgili beklenmedik etkileşimler bu sinyalde iz bırakabilir.
Kozmik gelecek ve yeni ufuklar
Bilim adamları, HERA şeklinde teleskoplardan elde edilmiş verileri, JWST’nin gözlemleriyle birleştirerek reiyonizasyon çağına dair daha net bir tablo meydana getirmeye çalışıyor. Bunun yanı sıra, yapım aşamasındaki Kare Kilometre Dizisi (SKA) şeklinde daha büyük teleskoplar, evrenin ilk milyar yılındaki gizemleri çözmeye katkı sağlayacak.
MIT’den Rob Simcoe mevzuyla ilgili olarak “Hedefimiz, evrenin ne süre ve iyi mi bu kadar karmaşık hale geldiğini idrak etmek” diyor. İlk yıldızlar ve galaksiler, evrenin başlangıcındaki bu büyük dönüşümün anahtarını elinde tutuyor.
Yeni nesil teleskoplar ve tekniklerle, evrenin ilk ışıkları ve yıldızların doğuşu hakkında daha çok data edinmemiz an meselesi. Evrenin şafağı, yalnız bilim adamlarının değil, hepimizin hayranlıkla keşfetmekte olduğu bir gizem.
Popular Science’ın makalesini Özgür Yıldız Türkçeleştirdi.