Güney yarımküredeki Ocak takımyıldızında sıradan görünen küçük bir gökyüzü parçası bulunuyor. Ancak evrenin bu sıradan görünen noktası, gökyüzünün en iyi kataloglanmış bölgeleri arasında yer alıyor. Hubble Uzay Teleskobu meşhur Ultra Derin Alan görüntüsünü elde etmek için bu bölgeye 270 saatten fazla odaklandı. Bu bölgede evrenin derinliklerine milyarlarca ışık yılı uzanan yaklaşık 10 bin galaksi bulunuyor.
James Webb Uzay Teleskobu fırlatıldığında aynalarının aynı bölgeye dönmesi beklenen bir durumdu. Teleskop, Hubble’ın gözden kaçırmış olabileceği şeyleri bulmak için çok daha hassas kızılötesi yeteneklerini kullandı.
Webb teleskobu, gökbilimcilerin onlarca yıldır incelediği bir uzay parçasının hala bazı sürprizler barındırabileceğini ortaya koydu. Teleskop bu küçük alanın bir köşesinde tuhaf bir sinyal tespit etti. Bu sinyal yaklaşık üç ay arayla yapılan gözlemlerde iki kez saptandı.
Ancak bir sorun var. Hem Webb hem de Hubble’dan yapılan diğer tüm önceki gözlemlerde o noktada hiçbir şey bulunmuyor. Bu durum orada hiçbir şey olmadığı anlamına gelmiyor. Tespit edilemeyecek kadar sönük olan bir nesne kısa süreliğine güçlü bir parlama yapmış olabilir. Ancak bu durum sinyali şu an için tatmin edici bir açıklaması olmayan bir gizem haline getiriyor.
Işığın özellikleri inceleniyor
Bu sinyalin neden bu kadar tuhaf olduğunu anlamak için gökbilimcilerin evreni nasıl incelediğine bakmak gerekiyor. Optik bir teleskoba bakıldığında aynası tarafından toplanan ışıktan oluşan bir görüntü görülür. Hubble görüntüsüne bakıldığında da farklı dalga boylarını yakalayan filtrelerden alınmış görüntülerin birleşimi görülüyor. Bazı teleskoplar ise ışığı farklı dalga boylarına ayırabiliyor.
Bu işlem, çok dalga boylu bir görüntüde ayırt edilmesi zor olan özellikleri ortaya çıkarabiliyor. Güneş’ten gelen tüm ışık toplandığında beyaz görünürken bir spektruma ayrıldığında belirli dalga boylarının emildiği yerde karanlık çizgiler görülüyor.
Diğer nesneler ise atomların veya moleküllerin belirli dalga boylarında ışık olarak enerji yaydığı parlak çizgiler üretiyor. Bunlara emisyon çizgileri adı veriliyor. Gökbilimciler bu çizgileri tespit etmek için spektroskopi adı verilen bir teknik kullanıyor. Bu, astrofiziksel nesnelerin kimyasal bileşimini ve diğer özelliklerini belirlemek için önemli bir yöntem olarak öne çıkıyor.
Yeni bir yöntem denendi
Minnesota Üniversitesinden astrofizikçi Mason Huberty ve meslektaşları biraz farklı bir şey denemek istedi. Spektroskopiyi bilinen nesneleri incelemek için kullanmak yerine Webb teleskobunun Yakın Kızılötesi Spektrografının henüz bulunmamış nesneleri keşfetmek için bir araç olup olamayacağını görmek istediler. Normalde gökbilimciler mevcut gözlemlerden bilinen hedefleri seçiyor ve cihazın kapaklarını hedef ışığının spektrografa gireceği şekilde konumlandırıyor. Bu çok yararlı bir teknik olsa da hedefin nerede olduğunu önceden bilmeyi gerektiriyor. Huberty ve ekibi ise bunun tam tersini yaptı.
Ekip, ışığı toplamak istedikleri spektrumu kirletebilecek, Hubble’ın daha önce tespit ettiği bilinen ön plan nesnelerini örten kapaklar dışındaki neredeyse tüm kapakları açtı. Ardından toplanan ışığı spektrumlara ayırdılar ve elde edilen verilerde emisyon çizgileri aradılar. Bu işlemi ağustos ve kasım 2023’te 88 gün arayla ve farklı gözlem açılarında iki kez tekrarladılar. Amaç, geleneksel gözlemlerin gözden kaçırmış olabileceği soluk ve uzak nesneleri bulmaktı. Hubble’ın zengin gözlem verileri ideal bir test alanı oldu. Yöntem işe yaradı ve zorlu kriterleri geçen altı tespit uzak galaksilerle eşleşti.
Yedinci tespit gizemini koruyor
Asıl sorun yedinci tespitte yaşandı. Bu, her iki yakın kızılötesi gözlemde yaklaşık 1,6 mikrometre seviyesinde görünen tek ve parlak bir çizgiydi. Kendi başına yakın kızılötesi emisyon oldukça normal kabul ediliyor. Ancak bu çizgiye eşlik eden başka hiçbir emisyon çizgisi yoktu.
Hubble ve Webb teleskoplarının önceki gözlemlerinde de o uzay parçasında başka hiçbir şey görülmemişti.
Bu durumun teknik bir hata olarak açıklanması da kolay görünmüyor. Sinyal, 88 gün arayla her iki gözlem yönünde elde edilen dört pozlama setinde de ortaya çıktı ve ölçümler tutarlıydı. Üstelik emisyon çizgisi, daha önceki Webb teleskobu görüntülerinde de görülmesi gerekecek kadar parlaktı.
Ekim 2022’de yapılan araştırmada teleskobun bunu gözden kaçırması imkansızdı. Bu durum, sinyalin o zamanlar orada olmadığı ihtimalini gündeme getiriyor.
Sinyalin kaynağı için dört ana senaryo var
Sinyalin tam olarak ne kadar uzakta olduğu bilinmediği için sadece bir çizgiyi tanımlamak oldukça zorlaşıyor. Uzay genişledikçe ışık daha kırmızı dalga boylarına doğru uzuyor. Bu nedenle kızılötesi bir foton çok uzaktan gelen enerjik bir ışık veya çok daha yakından gelen daha az enerjik bir ışık olabiliyor. Ne olduğunu ve nasıl üretildiğini anlamak için dalga boyundan daha fazla bilgiye ihtiyaç duyuluyor.
Emisyon çizgisini üretmiş olabilecek dört ana şüpheli bulunuyor ancak hiçbiri duruma tam olarak uymuyor. İlk senaryo erken evrendeki bir galaksiye işaret ediyor. Ancak emisyon çizgisi erken evreni dolduran nötr hidrojenden geçmekte zorlanacağı ve önceki gözlemlerde görünmesi gerektiği için bu senaryo zayıf kalıyor.
Daha yeni bir galaksi de sorumlu olabilir ancak bu durumda tek bir emisyon çizgisi değil başka çizgiler de olması gerekiyor. Bir süpernova ihtimali de tespit edilemeyen başka emisyon çizgileri üretmesi gerektiği için zayıflıyor. Son olarak bir yıldızı parçalayan bir kara delik, başka pek fazla tespit edilebilir ışık olmadan güçlü bir emisyon çizgisi üretebiliyor. Ancak bunun gerçekleştiğini kanıtlayacak yeterli kanıt bulunmuyor.
Araştırmacılar makalelerinde bu nesnenin son derece sıra dışı olduğunu ve aşırı fiziksel koşulları test ettiğini yazdı.
Bilim insanları emisyonun fiziksel kökenini belirlemek için takip gözlemlerinin şart olduğunu vurguladı. Daha hassas spektroskopinin ek emisyon çizgilerini ortaya çıkarabileceği ve kaynağın doğasını kesin olarak belirleyebileceği ifade edildi. Araştırma The Astrophysical Journal’da yayımlandı.
