Evrendeki ilk yıldızların kalıntılarına ulaşıldı
Yeni bir araştırma, evrende oluşan ilk yıldızların içeriğine dair bilgilere ulaşmak ve kozmos anlayışımızda yeni bir aşamaya geçmek için yepyeni bir yol sunuyor.
Michelle Starr
Erken evrende sürüklenen gaz bulutları, ilk kez gökbilimcilere, ilk yıldızlardan geriye kalan maddelere göz atma imkanı tanıdı. Tespit edilen kalıntılar, yıldızların kendileri değil; zira uzun zaman önce araçlarımızın algılayamayacağı kadar uzaktaki bir süpernovanın ihtişamlı aleviyle patlamadan önce aşırı sıcak ve hızlı şekilde yanarak yok oldular. Bununla birlikte, bu patlamalardan geriye kalan maddeler, çekirdeklerinde gerçekleşen atom füzyonunun ürünlerini ortaya koyuyor.
Araştırmalarını Paris Gözlemevi’nde sürdüren gökbilimci Andrea Saccardi, “Tarihte ilk defa, uzak mesafelerdeki gaz bulutlarında, Evren’de oluşan ilk yıldızların yaşadığı patlamalarından arda kalan kimyasal izleri saptayabildik” diyor.
EVRENİN KARANLIK ÇAĞINDA OLUŞTULAR
Günümüzde kabul gören kozmolojik anlayışa göre, evrenin geçmişinde her şeyin karanlık olduğu bir dönem yaşandı. Yaklaşık 13,8 milyar yıl önce evren şimdikinden çok daha küçüktü ve ışığın evrende dolaşmasını engelleyen aşırı sıcak, bulanık bir iyonize gaz birikintisiyle doluydu. Fotonlar serbest haldeki elektronları etrafa saçmaktaydı.
Evren yeterince soğuduktan sonra, protonlar ve elektronlar yeniden bir araya gelerek nötr haldeki helyum ve hidrojene dönüştü. İlk yıldızlar ve galaksilerin doğumunun ardından, ultraviyole radyasyonu nötr hidrojeni yeniden iyonize ederek ışığın tüm elektromanyetik spektrumda serbestçe akabilmesini sağladı.
Bu ilk yıldızların günümüzden 13,7 ilâ 13,5 milyar yıl önce oluştuğunu düşünsek de aslında onları hiç görmedik. Onlara ‘3. Nesil yıldızlar’ diyoruz ve büyük ihtimalle şu anda çevremizde gördüğümüz yıldızlardan epeyce farklıydılar. Aşırı büyük olabilirlerdi; bu durum süratli biçimde yandıkları, barındırdıkları maddeleri uzaya püskürten süpernova patlamalarıyla yok oldukları ve yeni nesil yıldızların oluşumunda yer aldıkları anlamına gelir.
Bununla birlikte, ağır elementlerin ortaya çıkması için yıldızlara ihtiyaç var. 3. nesil yıldızlar genellikle hidrojen ve helyumdan oluşuyordu çünkü oluştukları dönemde evrende mevcut olan yegâne maddeler bunlardı (ek olarak, en hafif üçüncü element olan minimum lityum kalıntıları mevcuttu).
Diğer yandan, çekirdeklerinde işleyen nükleer fabrikalar, karbon, oksijen ve magnezyum gibi daha ağır elementleri yaratacak biçimde bu elementlerin atomlarını birbiriyle kaynaştırdı; ardından, yıldızlar patladığında bu elementler uzaya saçıldı.
YENİ BİR YÖNTEM GELİŞTİRİLDİ
Yıldızlar uzun süre yok olduğundan artık onları doğrudan gözlemleyemiyoruz fakat gökbilimciler bir gün bunu da gerçekleştirebilmeyi umut ediyorlar. Yine de bu durum izlerinin tamamen yok olduğu manasına gelmiyor. İtalya’da bulunan Floransa Üniversitesi’nde astrofizikçi ve kozmolog olan Stefania Salvadori, “İlkel yıldızlar, ölümlerinin sonrasında etraflarına saçtıkları kimyasal elementler saptanarak dolaylı biçimde incelenebilir” diyor.
Saccardi ve meslektaşları, ilkel yıldızların içeriğini aramak için ‘kuasarlar’ diye bilinen aşırı parlak ve uzak galaksilerin ışığını incelemek amacıyla Avrupa Güney Gözlemevi’ne ait ‘Çok Büyük Teleskop’ üzerinde bulunan ‘X-shooter’ aracını kullandı.
Kuasarların ışığı uzayda ilerlerken kimi zaman madde kümelerinin arasından geçer. Bu bulutlar ışığı kısmen değiştirebilir ve dalga boyları bulutlardaki elementler tarafından emilip yeniden yayıldıkça spektrumun bazı kısımlarını daha parlak ya da loş bir hale getirebilir.
Bilim insanları bu izleri bir spektrum üzerinde dikkatli biçimde inceleyebilir ve bunları belirli unsurlara bağlayabilirler. Araştırmacılar, bunun gibi 54 madde bulutu üzerinde gerçekleştirilen gözlemleri bir araya getirdiler ve demir gibi düşük seviyedeki daha ağır elementlerle beraber 3. nesil yıldızlarca uzaya saçılması muhtemel olan elementlerin izlerini aradılar.
BULUTSULARDA KALINTILAR KEŞFEDİLDİ
Aradıkları imzayı, Büyük Patlama’dan sonraki ilk 1 ilâ 2 milyar yıl arasında oluşan üç bulutta buldular. Bu üç bulut, çok az ağır element barındıran yakınlardaki antik yıldızlarla kusursuz biçimde eşleşen magnezyum ve silikon-demir oranlarıyla, yüksek miktarda karbon ve oksijen içeriyordu.
Dahası, magnezyum ve silikonun bol oluşu, ilkel yıldızlardan beklenen düşük enerjili süpernovalarla da tutarlıydı. Ulaşılan sonuçlar, henüz doğal ortamında 3. Nesil yıldızları görmemiş olsak da, onlardan geriye kalanları bulmanın mümkün olduğunu ortaya koyuyor. Ve yıldızlar zaman içinde çevremizi saran maddelerin temel miktarını değiştirirken, yeterince güçlü araçlarla Evren’deki maddenin nasıl evrim geçirdiğine dair daha fazla bilgiye ulaşmak için bu izleri araştırabiliriz.
Salvadori, “Gerçekleştirdiğimiz keşif, ilk yıldızların doğasını dolaylı biçimde inceleyerek galaksimizde bulunan yıldızlara dair çalışmaları tamamlamak için bizlere yeni yollar açıyor” diyor.
Araştırma The Astrophysical Journal adlı dergide yayınlandı.
Yazının orijinali Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)