ALMA ile gözlenen en uzak nesne
Gökbilimciler evren henüz şimdiki yaşının yüzde dördünde iken, ortaya çıkan bir gökada içerisindeki çok büyük kütleli ışıldayan yıldız-tozunu tespit etmek üzere ALMA’yı kullandılar. Oluşumundan kısa bir süre sonra gözlenen bu gökada toz gözlemi yapılan uzak nesne konumuna sahip oldu. Gözlemlerde ayrıca evrende gözlenen en uzak oksijen tespiti de yapılmış oldu. Elde edilen sonuçlar ilk yıldızların doğumu ve ölümleri hakkında yeni bakış açıları sağlıyor.
Londra Üniversitesinden Nicolas Laporte liderliğindeki uluslararası bir gökbilimciler ekibi Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesini (ALMA) kullanarak, teleskop dizgesi ile şimdiye kadar gözlemmiş olan en uzak ve en genç gökada olan A2744_YD4’ü gözledi. Bu genç gökadanın yıldızlar-arası toz bakımından zengin olması ekip için sürpriz oldu — tozun önceki nesil yıldızların ölümüyle oluştuğu biliniyor.
ESO’nun Çok Büyük teleskopu üzerindeki X-shooter aygıtı ile yapılan takip gözlemleri A2744_YD4’ün uzaklığını doğruladı. Gökadanın, evrenin henüz 600 milyon yıl yaşındayken, yani ilk yıldızların ve gökadaların oluştuğu sırada, ortaya çıktığı görülüyor [1].
“A2744_YD4 ALMA ile şimdiye kadar gözlenmiş sadece en uzak gökada değil,” diyor Nicolas Laporte, “içerisinde bu kadar çok toz barındırıyor olması ilk süpernovaların bu gökadayı çoktan kirletmiş olduğunu da gösteriyor.”
Kozmik toz büyüklüğü yaklaşık olarak santimetrenin milyonda biri kadar olan ve temel olarak silikon, karbon ve aliminyumdan oluşan tanecikler şeklindedir. Bu taneciklerdeki kimyasal elementler yıldızlarda oluşarak, öldüklerinde tüm uzaya dağılmaktadır. En dikkat çekici olanları ise kısa ömürlü büyük kütleli yıldızların yaşamlarının sonunda gerçekleşen süpernova patlamalarıdır. Günümüzde bu şekilde evrene dağılmış olan çok miktarda toz bulunmaktadır ve bunlar yıldızların, gezegenlerin ve karmaşık moleküllerin oluşumu için temel yapıtaşlarıdır; ancak evrenin erken dönemlerinde — ilk nesil yıldızlar ölmeden önce — nadir olarak bulunuyordu.
Tozlu gökada A2744_YD4’ün gözlemleri arka kısmında yer alan büyük kütleli Abell 2744 gökada kümesinin varlığı sayesinde mümkün oldu [2]. Kütleçekimsel mercekleme adı verilen bir olgu sayesinde dev bir kozmik “teleskop” gibi davranan küme, daha uzakta yer alan A2744_YD4’ü yaklaşık 1.8 kat büyük hale getirerek ekibin evrenin erken dönemlerinde daha da öteye bakmalarını sağlamış oldu.
ALMA gözlemleri ayrıca A2744_YD4 tarafından yayılan iyonlaşmış oksijene dair tespitler de gerçekleştirdi. Bu evrende şimdiye kadar tespit edilen en uzak ve en erken oksijen tespiti oldu, ve ALMA ile 2016’da yapılan bir başka ölçümü geride bıraktı.
Evrenin erken dönemlerinde tespit edilen toz ilk süpernovaların ne zaman gerçekleştikleri hakkında yeni bilgiler sağlayarak ilk yıldızların oluşum zamanlarına işaret ediyor. “Kozmik şafak” denilen bu zamanın tespit edilmesi modern gökbilimin en önemli konularından biri olup, ilk oluşan yıldızlar-arası tozun araştırılmasıyla dolaylı olarak ortaya çıkarılmaktadır.
Ekibe göre A2744_YD4 Güneşimizin 6 milyon katı kadar toz içeriyor, gökadanın toplam yıldızsal kütlesinin ise — tüm yıldızlarının kütlesi — yaklaşık 2 milyar Güneş kütlesinde olduğu hesaplanıyor. Ekip ayrıca A2744_YD4 içindeki yıldız oluşum oranını da ölçümledi ve yılda yaklaşık 30 güneş kütlesinde yıldız oluştuğunu buldu — Samanyolu’nda ise bu oran yılda sadece bir Güneş kütlesindedir [3].
“Bu oran böylesine uzak bir gökada için şaşırtıcı değil, ancak A2744_YD4 içindeki tozun çabucak nasılca oluştuğuna dair ışık tutuyor,” diyor çalışmanın eş-yazarı Richard Ellis (ESO ve Londra Üniversitesi). “Dikkat çekici biçimde, gereken zaman sadece 200 milyon yıl — demek ki bu gökadayı oluşumundan çok kısa bir süre sonrasında görüyoruz.”
Bunun anlamı, kayda değer ölçüde yıldız oluşumu gökadanın görülmeye başlandığı dönemden ortalama 200 milyon yıl önce başlamış. ALMA için büyük fırsat burada ortaya çıkıyor, ilk yıldızların ve gökadaların şimdiye kadar ilk oluştuğu dönemi incelemek. Güneşimizi, gezegenlerini ve varlığımızı ortaya çıkaran — 13 milyar yıl sonra — şey bu ilk nesil yıldızların kendisi. Bunların oluşumunu, yaşamlarını ve ölümlerini araştırırken, aslında kendi kökenlerimizi araştırıyoruz.
“ALMA sayesinde bu erken dönemlere ait daha fazla gökadanın derin ve yoğun gözlemlerini yapabilmek oldukça umut verici,” diyor Ellis.
Laporte son olarak şunları aktarıyor: “Bu türün gelecekteki gözlemleri ilk yıldızların oluşumlarına kadar uzanabileceği gibi evrenin ilk zamanlarındaki ağır elementlerin ortaya çıkmasına kadar bile uzanabilir.”
Notlar
[1] Bu zaman ölçeği kırmızıya kayma değeril olarak z=8.38’e eşittir, yani yeniden-iyonlaşma dönemi.
[2] Abell 2744 büyük kütleli bir nesne olup, yaklaşık 3.5 milyar ışık-yılı uzaklıktadır (kırmızıya kayma oranı 0.308), ve daha küçük dört gökada kümesinin çarpışması sonucu oluştuğu düşünülmektedir. Takma adı ise Pandora’nın kümesi olup, yaklaşık 350 milyon yıl önce gerçekleşen dev çarpışma sonrasında birçok ilginç ve farklı olgulara ev sahipliği yapmıştır. Kümenin kütle olarak sadece yüzde beşini gökadalar oluştururken, yüzde yetmiş-beşlik kısmından ise arka fondaki gökadalardan gelen ışığın şiddetini arttırarak bükülmesine yol açan karanlık madde, ve geriye kalan kütleden ise sıcak gaz formundaki madde sorumludur.
[3] Bu oranın anlamı her yıl oluşan yıldızların toplam kütlesi Güneş’in kütlesinin 20 katı kadardır.
ESO-Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)
