Gama-ışını Patlamasının VLT Gözlemleri Erken Gökadaların Şaşırtıcı İçeriğini Ortaya Çıkardı
Bir uluslararası gökbilimci ekibi, uzak bir gama-ışını patlamasının kısa ve parlak ışığını kullanarak çok uzak gökadaların yapısını çalıştı. ESO’nun Çok Büyük Teleskopu (VLT) ile yapılan gözlemlerin şaşırtıcı tarafı, genç evrende bulunan iki gökadanın ağır kimyasal elementler bakımından Güneş’ten daha zengin olduğunun ortaya çıkmasıydı. Bu iki gökadanın birleşme sürecinde olabileceği düşünülmektedir. Erken evrendeki bu tür olaylar, hem yeni yıldızların oluşmasına sepep olabilmekte hem de gama-ışını patlamalarını tetikleyebilmektedir.
Gama-ışını patlamaları Evrendeki en parlak patlamalardır [1]. İlk önce gama-ışını bandındaki öncü kısa patlamayı belirleyen uydu gözlemevleri tarafından bulunurlar. Konumları hassas olarak belirlendikten sonra ilk patlamayı takip eden saatler ve günler boyu süren görünür ışıkta ve kızılötesindeki ardıl ışımaları, zaman kaybetmeden yeryüzündeki büyük teleskoplar ile çalışılmaya başlanır. Bu patlamalardan biri olan GRB 090323 [2], ilk kez NASA’nın Fermi Gama-ışını Uzay Teleskopu tarafından belirlenmiştir. Hemen ardından NASA’nın Swift uydusundaki X-ışını dedektörü ve Şili’deki MPG/ESO 2.2 teleskopundaki GROND sistemi tarafından gözlenmeye başlanmış (eso1049) ve ESO’nun Çok Büyük Teleskopu (VLT) ile henüz patladıktan bir gün sonra detaylı olarak çalışılabilmiştir.
VLT gözlemleri, gama-ışını patlamasının parlak ışığının, hem patlamanın olduğu gökadadan hem de bu gökadaya yakın başka bir gökadadan geçmiş olduğunu göstermektedir. Bu gökadalar 12 milyar yıl önceki halleriyle karşımızdadır [3]. Böyle uzak gökadaları, nadiren gama-ışını patlamasının parıltısıyla aydınlanmış halde yakalarız.
“Bu gama-ışını patlamasından gelen ışığı incelerken ne bulabileceğimizi bilmiyorduk. Evrenin erken dönemlerindeki bu iki gökadadaki soğuk gazın hiç beklenmeyen bir kimyasal yapıyı işaret etmesi bizi şaşırttı,” diyerek yeni bulguları açıklayan makalenin ilk yazarı Sandra Savaglio (Max Planck Dünya Dışı Fizik Araştırmaları Enstitüsü, Garching, Almanya), ayrıca “bu gökadalar, evriminin bu kadar başında olan evrendeki bir gökadada daha önce görülmemiş miktarda ağır elementler içermektedir“ diye konuştu.
Gama-ışını patlamasında ortaya çıkan ışık gökadalardan geçerken, bu gökadalardaki gaz, gelen ışığın belirli bazı dalgaboylarını soğuran bir süzgeç vazifesi görmektedir. Eğer gama-ışını patlaması olmasaydı, bu sönük gökadalar görünmez olurdu. Değişik kimyasal elementlerin parmak izlerini gelen ışık üzerinde dikkatlice analiz eden grup, bu uzak gökadalardaki soğuk gazın yapısını ve özellikle de ağır elementlerce ne kadar zengin olduğunu ortaya koyabildi.
Genç evrendeki gökadaların, Samanyolu gibi günümüz gökadalarına göre daha az miktarda ağır elementler içermesi beklenir. Ağır elementler, yıldız nesillerinin yaşamları ve ölümleri süresince, giderek gökadalarındaki gazın içeriğini bollaştırmalarıyla oluşurlar [4]. Gökbilimciler, gökadalardaki bu kimyasal bollaşmaya bakarak gökadaların yaşamlarının hangi safhasında olduklarını anlarlar. Ancak yeni gözlemler şaşırtıcı bir şekilde bazı gökadaların Büyük Patlama’dan daha henüz iki milyar yıl geçmeden bile ağır elementlerce zengin hale gelmiş olduklarını ortaya çıkarmıştır. Bu şimdiye kadar düşünülmeyecek bir şeydir.
Yeni keşfedilen bu genç gökada çiftinin, soğuk gazın kimyasal olarak bu kadar kuvvetli ve hızlı olarak bollaşmasını sağlamak için yüksek oranda yeni yıldız oluşturması gerektiği düşünülmektedir. Bu gökadalar birbirlerine çok yakın oldukları için birleşme sürecinde olabilirler ki bu da yıldız oluşumunu tetikleyen gaz bulutlarının çarpışmasında rol oynayabilir. Ayrıca bu yeni sonuçlar, gama-ışını patlamalarının çok yoğun yıldız oluşumuyla ilişkilendirilebileceği fikrini de desteklemektedir. Bu gökadalardaki enerjik yıldız oluşumu süreci Evrenin ilk dönemlerinde zayıflamış olabilir. 12 milyar yıl sonrasında yani günümüzde, bu tür gökadaların kalıntıları büyük sayıda kara delik, soğuk cüce yıldız gibi yıldız artıkları içermeli ve bu durumda zor gözlenen, sadece eski hallerinin zayıf gölgeleri haline gelmiş, “ölü gökada” popülasyonu oluşturmuş olmalıdır. Günümüzün bu tür gökadalarını bulmak epey zor olurdu.
Savaglio, “GRB 090323’ü yeterince parlakken gözlemiş olmak bizim için büyük şanstı, böylece VLT ile çok detaylı gözlemler elde edebildik. Gama-ışını patlamaları sadece çok kısa süreler için parlak kalır ve bunlardan kaliteli veri elde etmek çok zordur. Bu gökadaları gelecekte çok daha hassas aletlerimiz olduğunda da gözlemeyi ümit ediyoruz. Bu kaynakların E-ELT için mükemmel hedefler olacağını düşünüyoruz”, diye sözlerini bitirdi.
Notlar
[1] İki saniyeden daha uzun süren Gama-ışını patlamaları uzun patlamalar, daha kısa olanlar ise kısa patlamalar olarak adlandırılır. Bu çalışmadaki patlamanın da dahil olduğu uzun patlamalar, yıldız oluşumunun yoğun olduğu gökadalardaki kütleli genç yıldızların supernova patlamalarıyla ilişkilendirilir. Kısa patlamalar çok iyi anlaşılmamıştır, ancak nötron yıldızları gibi iki yoğun cismin birleşmesinin etkisiyle oluştuğu düşünülmektedir.
[2] Bu isim patlamanın keşfedildiği günü belirtmektedir. Bu durumda, patlama 23 Mart 2009 tarihinde belirlenmiştir.
[3] Gökadaları, 3,57 kırmızıya kayma ile gözlenmiştir, yani Büyük Patlama’dan 1.8 milyar yıl sonraki halleriyle görünmektedirler.
[4] 13,7 milyar yıl önceki Büyük Patlama’da oluşan madde neredeyse tamamen Hidrojen ve Helyum’dan ibaretti. Oksijen, Azot ve Karbon gibi ağır elementler daha sonra yıldızların içindeki termonükleer tepkimelerle oluşup yıldızların ölümüyle gökadaların gaz içeriğine eklenmiştir. Bu yüzden, çoğu gökadadaki ağır element miktarının Evren yaşlandıkça gitgide artması beklenir.
ESO-Türkiye (Çeviri: Sıtkı Çağdaş İnam-Başkent Üniversitesi – Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü – ESON Türkiye Ekibi)
