Erken evren döneminden yayılan kutuplaşmış ışımayı çalışan ESA’nın Planck uydusunun elde ettiği yeni haritaya göre ilk yıldızlar önceki tahminlerden daha sonra oluşmuş.
Bilim insanları 13,8 milyar yıl boyunca yayılan ışımanın Güneş Sistemi’ndeki gezegenler, kuyrukluyıldızlar, asteroitler ve diğer cisimlerle, yıldızlar ve uzak gökadaların yaydığı ışıktan ayırmaya çalışıyor.
Bunun için evrenin oluşumunu sağlayan Büyük Patlama’dan sadece 380.000 yıl sonraki sıcak ve yoğun kozmosun yaydığı Kozmik Mikrodalga Arka Alan Işıması (KMA) gözleniyor.
Evrenin genişlemesi nedeniyle bu ışıma tüm evrene yayılmış durumda.
Planck bu antik ışımayı 2009-2013 yılları arasında şimdiye kadar görülmemiş duyarlılıkta inceledi. Yıldız ve gökadalardaki küçük çaptaki madde yoğunluk farklılıklarına bakarak gelecekteki durumu öngörmeye çalıştı.
Bilim insanları Planck verilerinden hareket ederek son iki yıl içinde birçok bilimsel makaleyle evrenin standart kozmolojik resmini ortaya koymaya çalıştılar.
ESA’nın Planck bilin ekibinden Jan Tauber: “Kutuplaşmış ışık olarak bilinen KMA evrenin kozmik geçmişiyle ilgili bilgi verir” diyor.
“Planck’ın bugün yayınlanan haritası tüm gökyüzünde yüksek çözünürlükte elde edilen sinyali gösteriyor.”
Işık parçacıkları olan fotonlar diğer parçacıklarla etkileşerek kendilerine bir yol belirlemesiyle kutuplaşır. Bu da KMA erken evrende ne zaman ortaya çıktığını belirler.
Evrenin ilk birkaç saniyesinde sıcak ve yoğun çorba içinde fotonlar, proton, elektron ve nötrinolar bulunuyordu. Yüksek yoğunluk nedeniyle elektron ve fotonlar son derece ‘sisli’ olan evrende birbirleriyle çarpıştılar.
Yavaş ama emin adımlarla genişleyen kozmos soğumaya başladı ve sık sık çarpışan parçacıklar arasındaki uzaklık artmaya başladı. Bunun sonunda birleşen elektronlar ve protonlar nötr atomları oluşturdu. Serbest kalan fotonlar büyük bir hızla hareket etmeye başladı.
Bu zamandan yola çıkan KMA adı verilen ışıma Planck gibi teleskoplarla görülebilir.
Fransa’daki d’Astrophysique Enstitüsü’nden François Bouchet: “KMA kutuplaşması gökyüzünde küçük dalgalanmalar olarak görülür: tıpkı bir ortamda yayılan ısı nedeniyle gözlenen sıcaklık dalgalanması gibi” diyor.
“Bu evrenin normal madde, karanlık madde ve karanlık enerjinin dağılımıyla birlikte yayılma hızı ve yaşını ortaya çıkaran güçlü bir araçtır.”
Planck’ın kutuplaşma verileri KMA sıcaklık dalgalanmaları ölçümleriyle standart kozmolojik resmin ayrıntılarını teyit ederken başka bir soruya yanıt arar: İlk yıldızlar ne zaman oluştu?
“KMA’nın yayılmaya başlamasıyla ilk yıldızlar oluşmaya başladı ve o zamanki evren şimdikinden çok farklıydı. Planck gözlemlerine göre Büyük Patlama’dan 550 milyon yıl sonra ‘Karanlık Çağ’ sona erdi. Bu daha önce düşünülenden 100 milyon yıl daha fazla.”
“Evrenin 14 milyarlık yaşı göz önüne alındığından 100 milyon yılın bir değeri yok. Ama ilk yıldızların oluşumunu dikkate alırsak ne kadar önem arz ettiği ortaya çıkar.
İlk yıldızlar parlamaya başladığında Karanlık Çağ sona erdi. Elektron ve protonların oluşturduğu madde ile ışık etkileşti. Bu da kozmos tarihinin önemli bir aşaması olan ‘yeniden iyonlaşma çağını’ başlattı.
Az da olsa genişleyen evrendeki elektronlar sık sık ışık ile çarpışmayı sürdürdü Büyük Patlama’dan 380.000 yıl sonraki elektron ve fotonlar arasındaki çarpışmalar geriye KMA bıraktı.
İngiltere Cambridge Üniversitesi’nden George Efstathiou: “En uzaktaki gökada ve kuasar ölçümlerine göre yeniden iyonlaşma sürecinin evren 900 milyon yıl yaşındayken başladığını biliyoruz. KMA verileriyle bu sürecin başladığı zamanı onaylayabiliyoruz” diyor.
KMA’ya göre Büyük Patlama’dan 450 milyon yıl sonra başlayan yeniden iyonlaşma süreci, ilk yıldızların doğum zamanına işaret etmesi nedeniyle Planck’ın yeni verilerinin son derce kritik olduğunu gösteriyor.
Aslında bu bir sorun. NASA/ESA Hubble Uzay Teleskopu’nun görüntülediği gökyüzünün çok derin noktalarındaki cisimlerin ışığı Büyük Patlama’dan 300-400 milyon yıl sonrasını gösteriyordu.
Ancak 450 milyon yıl süren Karanlık Çağ bitmeden yeni bir dönem başlamaz.
“Bu durumda bize ek gözlem kaynakları gerekiyordu” diyor Efstathiou.
Planck verileri yeniden iyonlaşmanın sanıldığından daha sonra başladığını gösterdi. Bu da erken yıldız ve gökadaların sanılandan daha geç bir zamanda oluştuğu anlamına gelir.
Karanlık Çağ’dan sonraki dönemdeki cisimler ise James Webb Uzay Teleskopu gibi yeni nesil gözlemevleri ile daha kolay tespit edilebilir.
Bugün yayınlanan Planck verileri eşliğinde bilim insanları galaktik manyetik alanın yapısını analiz ederken Samanyolu’ndaki gaz ve tozun emisyonundaki kutuplaşmayı okuyor. Ayrıca erken kozmos karanlık madde ve nötrino gibi zor parçacıklarla ilgili önemli ipuçları da sağlayabilir.
Gökbilimciler, ikinci ve evrenin geçirdiği zamana göre daha kısa süreli hızlandırılmış genişleme dönemince kütleçekimsel dalgalarca tetiklenen ve KMA kutuplaşmasının imzasını arıyor.
