ALMA ve VLT’yi kullanan gökbilimciler hem evrenin erken döneminde yıldız oluşumunun yoğun olarak gerçekleştiği gökadalarda hem de yakın bir gökada içinde daha sakin gökadalara gore çok daha yüksek oranda büyük kütleli yıldız bulunduğunu keşfettiler. Bulgular gökadaların nasıl evrimleştikleri, kozmik yıldız oluşumu tarihi ve kimyasal elementlerin birleşmeleri hakkındaki güncel fikirlerimizi zorluyor.
Uzak evreni inceleyen Edinburgh Üniversitesinden gökbilimci Zhi-Yu Zhang liderliğindeki bir gökbilimciler ekibi Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesini (ALMA) kullanarak yıldız oluşumunca yoğun, gaz zengini dört uzak gökadayı inceleyerek büyük kütleli yıldız oranlarını araştırıyor [1]. Bu gökadalar evrenin genç dönemlerinde görülüyor ve şimdiye kadar o kadar çok yıldız oluşumu evresinden geçiyorlar ki, aksi taktirde bu süreçler sonuçları anlaşılmaz kılabilirdi.
Zhang ve ekibi oldukça uzak gazla örtülü bu dört gökada bulunan farklı karbon monoksit türlerinin bolluklarını ölçebilmek için yeni bir teknik — radyo-karbon (karbon-14) tarihlendirmesine benzer — geliştirdi [2]. Farklı izotoplar içeren iki tür karbon monoksiti gözlediler [3].
“Karbon ve oksijen izotopları farklı kökenlere sahip” diyor Zhang. “18O büyük kütleli yıldızlarda daha fazla üretilirken, 13C düşük ve orta kütleli yıldızlarda fazla bulunuyor.” Yeni teknik sayesinde bu gökadalardaki toz boyunca ilerleyebilen ekip yıldızların kütlelerini ilk kez tespit edebildi.
Bir yıldızın kütlesi nasıl evrimleşeceği hakkındaki en önemli etkendir. Büyük kütleli yıldızlar parlak bir ömür sürerler ancak kısa sürer, Güneş gibi daha küçük kütleye sahip olanlar milyarlarca yıl süresince daha mütevazi bir şekilde yaşarlar. Gökadalarda oluşan farklı kütledeki yıldızların oranlarını bilmek, gökbilimcilerin evrenin tarihi boyunca olan oluşumlarını ve evrimlerini anlamalarını sağlamaktadır. Bunun sonucunda, yeni yıldızları ve gezegenleri oluşturan kimyasal elementlerle ilgili önemli bilgiler edinilmekte ve çoğu gökadanın merkezinde gördüğümüz süper kütleli karadeliklere dönüşen kaynak karadeliklerin sayısı hakkında fikirler sağlanmaktadır.
Bologna’daki INAF-Astrofizik ve Uzay Bilimleri Merkezi’nden eş-yazar Donatella Romano ekibin bulgularını şu şekilde açıklıyor: “18O’in 13C’e oranı erken evrende oluşan bu gökadalarda Samanyolu gibi gökadalardakine gore 10 kat fazla çıktı. Bunun anlamı bu erken gökadalarda çok daha fazla miktarda büyük kütleli yıldız olması.”
ALMA bulguları yerel evrendeki başka bir keşifle desteklenmektedir. BK Oxford Üniversitesinden Fabian Schneider liderliğindeki bir ekip ESO’nun Çok Büyük Teleskopunu kullanarak genel yıldız yaşlarını ve kütlelerini araştırmak için Büyük Macellan Bulutundaki 30 Doradus dev yıldız oluşum bölgesindeki 800 yıldızın tayf ölçümlerini gerçekleştirdi [4].
Schneider bulgularını şu şekilde açıklıyor, “Güneş’ten 30 kat daha büyük kütleye sahip yıldızların sayısı beklediğimizden %30, 60 kat daha büyük kütleye sahip olan yıldızların sayısı ise beklediğimizden %70 oranında daha fazla çıktı. Sonuçlarımız yıldızların oluşum sınırı kütlesini 150 güneş kütlesi olarak belirleyen önceki tahminleri zorlayarak, bu kütle sınırının 300 güneş kütlesine kadar çıkabileceğini göstermektedir!”
Yeni ALMA makalesinin eş-yazarı Rob Ivison son olarak şunları söylüyor: “Bulgularımız kozmik hikaye anlayışımızı sorgulamamıza yol açıyor. Evreni modelleyen gökbilciler şimdi kara tahtaya geri dönerek daha ayrıntılı şeyler üretmek durumundalar.”
Notlar
[1] Yıldızlarla dolup taşan gökadalar oldukça yoğun yıldız oluşum dönemleri geçirmektedirler. Yeni yıldızları oluşturma oranları kendi gökadamız Samanyolu’nun 100 katına kadar çıkabilmektedir. Bu gökadalardaki büyük kütleli yıldızlar iyonlaştırıcı ışınım, yıldızsal taşmalar ve süpernova patlamaları meydana getirerek, çevrelerinin dinamik ve kimyasal evrimlerini belirgin bir şekilde etkileyebilmektedirler. Bu gökadalardaki yıldızların kütle dağılımlarını araştırmak kendi evrimleri hakkında daha fazla bilgi sağlamakta ve ayrıca genel olarak evrenin evrimi hakkında bilgi vermektedir.
[2] Radyo karbon tarihlendirme yöntemi organik madde içeren bir nesnenin yaşını belirlemek için kullanılmaktadır. Bolluğu sürekli bir şekilde azalan radyo-aktif bir izotop olan 14C miktarını ölçerek, hayvan ya da bitkinin ne zaman öldüğü tespit edilebilir. ALMA çalışmasında kullanılan 13C ve 18O izotopları kararlıdır ve bollukları gökadanın yaşamı süresince yıldızların içindeki ısısal çekirdek birleşme reaksiyonları ile sürekli artmaktadır.
[3] Bu farklı biçimdeki moleküllere izotopolojiler denilmekte ve sahip oldukları nötron sayısınca farklılaşmaktadırlar. Bu çalışmada kullanılan karbon monoksit molekülleri bu tür moleküler türlere bir örnektir, çünkü kararlı bir karbon izotopu çekirdeğinde ya 12 ya da 13 parçacık vardır. Kararlı bir oksijen izotopunda ise 16, 17, 18 parçacık olabilir.
[4] Çok Büyük Teleskop üzerindeki FLAMES aygıtını kullanan Schneider ve arkadaşları yakın Büyük Macellan Bulutundaki yıldız oluşum bölgesi 30 Doradus içinde bulunan tekil yıldızların tayf ölçümlerini gerçekleştirdi. Çalışma ile ilk kez evrende oluşan yıldız oluşum bölgelerinin Samanyolu içindekilerden farklı kütle dağılımına sahip olduğu gösterilmiş oldu.
ESO-Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi, Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)
