Bilim İnsanları, Kozmik Şafaktaki "Canavar Yıldızların" İlk Doğrudan Kanıtını Keşfetti

James Webb Uzay Teleskobu (JWST), erken evrende var olan devasa ve ilkel gök cisimleri, yani "canavar yıldızlar" için ikna edici kanıtlar buldu.

Neredeyse 20 yıldır, evrenin en büyük gizemlerinden biri gökbilimcilerin kafasını karıştırıyordu: Süper kütleli kara delikler, Büyük Patlama'dan sonraki "kozmik bir göz kırpma" kadar kısa bir sürede nasıl böylesine hızlı büyüyüp devasa boyutlara ulaştı? Normal kütleli yıldızların, Büyük Patlama'dan bir milyar yıldan daha az bir süre sonra böylesine devasa yapıları üretecek zamanı yoktu. ABD'deki Astrofizik Merkezi | Harvard & Smithsonian liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, kayıp halkayı nihayet ortaya çıkarmak için güçlü Webb teleskobunu kullandı. Webb verileri, gerekli tohumlar olarak hizmet eden ve uzun süredir teorize edilen canavar yıldızların kimyasal parmak izlerini ortaya çıkardı.

Portsmouth Üniversitesi Kozmoloji ve Kütleçekim Enstitüsü'nden Daniel Whalen, 9 Aralık'ta yaptığı açıklamada “Son keşfimiz, 20 yıllık kozmik bir gizemi çözmeye yardımcı oluyor. GS 3073 [galaksi] ile, bu canavar yıldızların var olduğuna dair ilk gözlemsel kanıta sahibiz.” ifadelerini kullandı.

Kısa Ömürlü Devler

Erken evrende, canavar yıldızlar yakıtlarını inanılmaz bir hızla tükettiler. Sadece çeyrek milyon yıl yaşadılar; söz konusu zaman dilimi, devasa kara deliklere kaçınılmaz çöküşlerinden önce kısa ve parlak bir varoluşu temsil ediyordu. Çöküş, milyarlarca yıl boyunca varlığını sürdüren tespit edilebilir kimyasal imzalar bıraktı.

Elde edilen kanıtlar, GS 3073 adlı bir galaksideki kimyasal imzaların incelenmesinden geldi. Araştırmacılar galaksinin elementel bileşimine odaklandı ve buldukları sonuçlar tüm geleneksel modellere meydan okudu. Galaksi, 0,46'lık bir oranla nitrojen (azot) ve oksijen arasında "aşırı bir dengesizlik" sergiledi. Şaşırtıcı bir şekilde saptanan değer, bilinen herhangi bir yıldız türünün veya hatta erken evrendeki yıldız patlamalarının üretebileceğinden çok daha yüksekti. Ekibe göre model, yalnızca tek bir teorik kaynakla eşleşiyordu: Güneşimizin kütlesinin 1.000 ila 10.000 katı ağırlığındaki yıldızlar.

CfA Teori ve Hesaplama Enstitüsü'nde İsviçre Ulusal Bilim Vakfı doktora sonrası araştırmacısı Devesh Nandal durumu şöyle açıkladı:

“Kimyasal bolluklar kozmik bir parmak izi gibi davranır ve GS 3073'teki model, sıradan yıldızların üretebileceği hiçbir şeye benzemiyor. Bu bize, ilk nesil yıldızların erken galaksileri şekillendirmeye yardımcı olan ve bugünün süper kütleli kara deliklerini tohumlamış olabilecek gerçekten süper kütleli nesneler içerdiğini söylüyor.”

"Canavarın" Tohumu

Araştırma, nitrojen üretimi için belirli bir süreci detaylandırıyor. Bahsi geçen yıldızlar helyumu yakarak karbon oluşturuyor; ardından karbon bir hidrojen yanma kabuğuna sızıyor ve burada karbon-azot-oksijen (CNO) döngüsü büyük miktarda nitrojen üretiyor, ki söz konusu element sonunda uzaya atılıyor. GS 3073'te görülen nitrojen fazlalığı, yıldız helyum yakma evresindeyken sürecin milyonlarca yıl devam etmesi nedeniyle oluşuyor.

Modelleme çalışmaları, canavar yıldızların tipik bir süpernova gibi patlamadığını gösterdi. Bunun yerine anında devasa kara deliklere dönüşüyorlar. Binlerce güneş kütlesi ağırlığındaki ilgili kara delikler, bugün gözlemlenen süper kütleli kara deliklerin nihai büyümesi için mükemmel bir "tohum" sağladı.

Dikkat çekici bir şekilde, GS 3073'ün kendisi merkezinde aktif olarak beslenen bir kara deliğe ev sahipliği yapıyor. Ekip, mevcut yapının teorize edilen devasa ilk yıldızlardan birinin kalıntısı olup olamayacağını sorguluyor.

Keşif, ilk yıldızların ateşlendiği ve evrenin basit hidrojen-helyum kimyasının bugün gördüğümüz zengin element karışımına dönüşmeye başladığı dönem olan "Kozmik Karanlık Çağlar"a göz kamaştırıcı yeni bir pencere açıyor. Araştırmacılar, JWST'nin belirgin nitrojen imzasına sahip daha fazla galaksi bulacağını ve onlarca yıllık bir teoriyi doğrulanmış kozmik tarihe dönüştüreceğini öngörüyor. 

Çalışma, Astrophysical Journal Letters dergisinde yayımlandı.

‍

Not: Görsel temsilidir.

‍

‍

Kaynak: https://interestingengineering.com/science/webb-space-telescope-solves-cosmic-riddle