Kuasarlar, evrendeki en parlak cisimler arasındadır. Bir galaksinin tarihinde nispeten kısa bir dönemde, devasa miktarlarda gaz ve diğer maddelerin merkezdeki süper kütleli kara deliğe doğru sarmal şeklinde hareket etmesiyle ortaya çıkarlar. Bu süreç, olağanüstü miktarda enerji açığa çıkararak galaksinin çekirdeğinin, galaksinin geri kalanının toplamından yüzlerce hatta binlerce kat daha parlak parlamasına neden olur.

Gökbilimciler, evrenin ilk yıllarından kalma kuasarları aramak için on yıllarını harcadılar çünkü bu kuasarlar, ilk galaksilerin ve süper kütleli kara deliklerin oluşumu hakkında değerli ipuçları sunuyor. Ancak onları bulmak son derece zor. O erken aşamada çok az galaksi bu tür cisimlere ev sahipliği yapacak kadar büyümüştü ve bugün bize ulaşan ışık inanılmaz derecede zayıf. Bu uzak kaynakları, Dünya’ya çok daha yakın olan yıldızlardan ayırt etmek de zor olabilir.

2023’te fırlatılan Euclid, bu arayışı dönüştürüyor. Gökyüzünün devasa bölgelerini tarama ve sönük cisimleri tespit etme yeteneği, evrenin erken dönemlerinden, hatta evrenin mevcut yaşının sadece %5’i kadar eski dönemlere ait bazı kuasarlar da dahil olmak üzere, benzeri görülmemiş 31 kuasar koleksiyonunu ortaya çıkardı.

Hollanda’daki Leiden Üniversitesi’nden Euclid keşif makalesinin baş yazarı Daming Yang, “Bu erken dönem kuasarlar evrenin bebeklik dönemine kadar uzanıyor,” diyor. “Onları bulup inceleyerek, bu devasa sistemlerin nasıl bu kadar hızlı oluştuğunu ve büyüdüğünü daha iyi anlayabiliriz; bu da astrofizikteki en büyük gizemlerden biri.”

Euclid, Antik Kuasarların Gizli Bir Popülasyonunu Ortaya Çıkardı

Şimdiye kadar gökbilimciler, evrenin en erken döneminde var olan kuasarların yalnızca küçük bir bölümünü tespit edebilmişti. Bilinen örneklerin çoğu, tespit edilmesi daha kolay olduğu için öne çıkan, olağanüstü parlak nesnelerdi. Bu sınırlı örneklem, daha geniş popülasyonu ve bu güçlü sistemlerin nasıl geliştiğini anlamayı zorlaştırdı.

Euclid teleskobu, yalnızca en parlak kuasarları değil, önceki araştırmaların bulmakta zorlandığı çok daha sönük örnekleri de belirleyerek bu durumu değiştiriyor. Keşifleri, bilim insanlarına eski kuasar popülasyonunun çok daha temsili bir görünümünü sunarak, bu erken dönem kozmik cisimlerin daha ayrıntılı incelenmesinin önünü açıyor.

Daming, “Euclid gerçek bir dönüm noktası,” diye ekliyor. “Daha önce sadece en parlak birkaç eski kuasar bulabiliyorduk, ancak Euclid, çok daha sönük ışığı yakalamak için gökyüzünün çok geniş alanlarında çok daha verimli bir şekilde arama yapmamızı sağlıyor. Kuasar avcılığı için eşsiz bir araç.”

Yeni tanımlanan 31 kuasardan 12’sinin kırmızıya kayma değeri 7 veya daha fazladır. Kırmızıya kayma, evren genişledikçe ışığın nasıl uzadığını tanımlar ve gökbilimcilerin bir cismin ne kadar uzakta olduğunu ve ışığının kozmik tarihte ne kadar geriye dayandığını belirlemelerine yardımcı olur. En az 7’lik bir kırmızıya kayma değeri, bu kuasarları evrenin ilk 770 milyon yılı içine yerleştirir.

Kozmik Şafak’tan Rekor Kırıcı İki Kuasar

İki cisim özellikle olağanüstü olarak öne çıkıyor. En eskisi olan EUCL J172902.75+641018.1’in kırmızı kayması 7,77 iken, EUCL J125308.55+705432.3’ün kırmızı kayması 7,69’dur. Her ikisi de Dünya’dan 13 milyar ışık yılından biraz daha uzakta bulunuyor ve kozmik tarihin ilk 670 milyon yılı içinde zaten parlıyorlardı.

Bu keşifler, bilinen en eski kuasarlar için yeni rekorlar kırıyor. Önceki rekor, 2021’de keşfedilen ve kırmızı kayması 7,64 olan bir nesneye aitti.

“Bu bulgu, bildiğimiz kadarıyla çok eski olan kuasarların sayısını iki katından fazla artırıyor,” diyor Euclid ekibinde ESA Araştırma Görevlisi olan Antonio La Marca.

Keşif hızı özellikle dikkat çekici. Gökbilimciler, kırmızı kayması 7 veya daha yüksek olan ilk yaklaşık 10 kuasarı belirlemek için on yıldan fazla zamana ihtiyaç duymuşlardı. Euclid teleskobu, bu sayıyı sadece bir yılda aşarak, teleskobun evrenin erken dönemlerine yönelik araştırmaları ne kadar çarpıcı bir şekilde hızlandırdığını gösteriyor.

Antonio, “Euclid ekibi, evrenin başlangıcındaki kuasarların gerçek bir ‘sayımını’ ilk kez gerçekleştirdi,” diye ekliyor. “Bu, bu büyüleyici nesneleri daha temel bir düzeyde anlamaya yönelik büyük bir adım.”

Antik Kara Delikler İlk Gökadalar Hakkında İpuçları Ortaya Çıkarıyor

Yeni keşfedilen nesnelerden biri, evrenin ilk dönemlerindeki koşullar hakkında ek bilgiler sunuyor. Silvia Belladitta ve meslektaşları, Daming ve ekibi tarafından tanımlanan en eski ikinci kuasar üzerinde daha detaylı bir araştırma gerçekleştirdi.

Yaptıkları gözlemler, kuasarın, yeni yıldızların muazzam bir hızla oluştuğu gaz ve tozla dolu bir galaksinin içinde yer aldığını ortaya koydu. Bu, erken dönem süper kütleli bir kara deliğin çevresindeki ortam hakkında önemli bir fikir veriyor ve araştırmacıların ilk büyük galaksilerin merkezlerindeki kara deliklerle birlikte nasıl evrimleştiğini anlamalarına yardımcı olabilir.

Bu kuasarlar aynı zamanda kozmik tarihin yeniden iyonlaşma çağı olarak bilinen dönüştürücü bir dönemine aittir. Bu dönemde, evren soğuk ve karanlık bir durumdan (‘karanlık çağlar’) çıktı; giderek daha enerjik radyasyon çevredeki gazı ısıttı ve iyonlaştırdı (enerjik ışıkla parçaladı). Bu temel geçiş, bugün gözlemlediğimiz evreni şekillendiren koşulların oluşmasına yardımcı oldu.

“Antik kuasarlar nadir keşiflerdir. Kendi başlarına ilgi çekici olmalarının yanı sıra, evrenin erken dönemlerini keşfetmemizi ve ilk nesil galaksilerin nasıl oluştuğunu anlamamızı sağlayan zaman makineleridirler,” diyor ESA Euclid Projesi Bilim İnsanı Valeria Pettorino.

Öklid Kozmik Devlerin Arayışını Nasıl Dönüştürüyor?

Euclid’in başarısı, güçlü bir yetenek kombinasyonundan kaynaklanmaktadır. Teleskop, gökyüzünün çok büyük bölümlerini inceleyebilir, ayrıntılı görüntüler toplayabilir ve son derece uzak nesnelerden gelen zayıf kızılötesi ışığı algılayabilir. Bu özellikler bir araya geldiğinde, daha önceki araştırmaların kolayca gözden kaçırabileceği nadir kaynakları bulmada son derece etkili olmasını sağlar.

“Euclid’in yetenekleri rakipsizdir. Teleskop, geniş bir alanı, derinliği, keskin görüntülemeyi ve benzersiz uzay tabanlı kızılötesi görüşü bir araya getirerek, nadir ve son derece uzak nesneleri daha öncekinden çok daha verimli bir şekilde tespit etmemizi sağlıyor.”

“Ve bu sadece teleskopla ilgili değil: Veri işleme, binlerce Euclid Konsorsiyumu bilim insanı ve mühendisinin bilimsel keşifler sunmak için birlikte çalışması, devasa veri kümelerini inceleyerek nadir, uzak kuasarları belirlemesi ve bunları yerdeki teleskoplarla daha ayrıntılı olarak incelememiz sayesinde mümkün oluyor.”

31 kuasarın tamamı, gökyüzünün üçte birinden fazlasını incelemeyi hedefleyen iddialı bir proje olan Euclid Wide Survey’den elde edilen gözlemler kullanılarak tanımlandı.

Euclid’in asıl görevi karanlık evreni araştırmak olsa da, gözlemleri çok daha fazlasını ortaya çıkarıyor. Milyarlarca galaksiyi inceleyerek, teleskop gökbilimcilerin evrenin bileşimini, tarihini, evrimini ve muazzam kozmik yapısını araştırmalarına yardımcı oluyor. Aynı zamanda, kapsamlı araştırması, ilk galaksilerin ve dev kara deliklerin nasıl ortaya çıktığını keşfetmek için olağanüstü bir fırsat sunan nadir eski kuasarları ortaya çıkarıyor.

Euclid uzayı haritalamaya devam ederken, gökbilimciler, uzak kuasarlardan oluşan giderek büyüyen koleksiyonunun, astrofiziğin en kalıcı sorularından biri olan, süper kütleli kara deliklerin Büyük Patlamadan sonra bu kadar kısa bir sürede nasıl bu kadar büyük hale geldiği sorusuna yeni ipuçları sağlayacağını umuyorlar.