Yıldız Patlamasından Yıldız İflasına

Şili’deki ALMA teleskopu ile yapılan yeni gözlemler gökbilimcilere, coşkulu yıldız oluşum sürecinin gazları bir gökadadan dışarıya doğru atarak gelecek nesil yıldızların oluşması ve büyümesi için ihtiyaç duyduğu yakıtı nasıl sağladığını gösterdi. Etkileyici görüntüler yakın Heykeltıraş Gökadası’nda bulunan yıldız oluşum bölgelerinden dışarıya atılan muazzam miktardaki moleküler gaz çıkışını gözler önüne serdi. Bu yeni sonuçlar Evrendeki çok büyük kütleli gökadalardaki yıldızların nadir oluşunu açıklamaya yardım edebilir. Araştırma sonuçları Nature dergisinin 25 Temmuz 2013 tarihli sayısında yayınlanacak.

Gökadalar — kendi Samanyolu’muz gibi yüz milyarlarca yıldız içeren sistemler — evrenin temel yapıtaşlarıdır. Çağdaş gökbilimin iddialı hedeflerinden biri de yıldız oluşumunun anahtar sorularından biri olan, gökadaların oluşumu ve evrimi ile ilgilidir: bir gökada içerisinde yeni oluşacak olan yıldızların sayısını belirleyen şey nedir?

NGC 253 olarak da bilinen Heykeltıraş Gökadası, güney gökküresi takımyıldızlarında Heykeltıraş doğrultusunda yer alan bir sarmal gökadadır. Güneş Sistemi’mize olan yaklaşık 11.5 milyon ışık-yılı uzaklığı ile yakın gökadalar-arası komşularımızdan biri olup, güney yarımküreden görülebilen yıldız oluşum yoğunluğu fazla [1] olan en yakın gökadalardan biridir. Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi’ni (ALMA) kullanan gökbilimciler, gökada diskinin ortasından dışarıya doğru akan soğuk, yoğun dalgalı gaz sütunları keşfettiler.

“ALMA’nın muhteşem çözünürlüğü ve duyarlılığı, genç yıldızlarca meydana getirilen yoğun basınç taba kalarının genişlemesiyle dışarıya atılan büyük kütleli soğuk gaz yoğunluğunu ilk kez açıkça görebilmemizi sağladı,” diyor araştırma makalesinin başyazarı Maryland Üniversitesi’nden Alberto Bolatto. “Ölçüm yaptığımız gaz miktarı büyümekte olan bazı gökadaların kazandığından daha fazla miktarda gazı dışarıya attığını gösteren kanıtlara sahip. Erken evrende çok yaygın görülen bir günümüz-örneğini görüyor olabiliriz.”

Bu sonuçlar gökbilimcilerin şaşırtıcı bir şekilde evren boyunca neden birkaç büyük-kütleli gökada bulmuş olduklarını açıklanmaya yardım edebilir. Bilgisayar modelleri yaşlı, kırmızımsı gökadaların şimdi gözlediğimizden daha fazla kütleye ve yıldız sayısına sahip olması gerektiğini gösteriyor. Görünüşe göre gökada rüzgarları ya da gaz çıkışının güçlü olması gökadayı yeni nesil yıldızların oluşumunda kullanılan yakıttan mahrum bırakıyor [2].

“Bu özellikler bir önceki gözlenen sıcak, iyonlaşmış gaz çıkışının kenarları ile neredeyse mükemmel bir şekilde hizalanmış bir yayı izliyor,” diyor makalenin eş-yazarlarından, Almanya Max Planck Gökbilim Enstitüsü ana araştırmacısı Fabian Walter. “Şimdi adım adım yoğun yıldız oluşumu sırasının sızıntıya dönüşmesini izliyoruz.”

Araştırmacılar gökadadan dışarıya doğru atılan ve saatteki hızları 150 000 ila 1 000 000 kilometreye ulaşan çok — her yıl Güneş’in on katına yakın ve muhtemelen daha fazla — miktarda moleküler gaz tespit etti [3]. Dışarıya atılan toplam gaz miktarı aynı zamanda gökada içerisinde yıldız oluşturan gazdan daha fazladır. Bu hızla, gökada birkaç 60 milyon yıl içerisinde gazını tüketmiş olacaktır.

“Bana göre, bu, kullandığımız yeni aletlerin geleceğin gökbilimini nasıl şekillendirdiğne güzel bir örnektir. Yıldız oluşumu yoğun olan NGC 253 bölgesini ve diğer yakın gökadaları neredeyse on yıldır araştırıyorduk. Ancak ALMA’dan önce bu tür detayları görebilme imkanımız yoktu,” diyor Walter. Çalışmada ALMA’nın erken yapım aşamasındaki sadece 16 anteni kullanıldı. “Tamamlandığında ALMA’nın 66 anteni ile bu tür bir gaz çıkışını gözlediğimizi düşünmek heyecan verici!” diye ekliyor.

ALMA’nın tamamlanmış dizgesi ile yapılacak daha fazla çalışma rüzgarlarca dışarıya taşınan gazın nihai kaderinin tespit edilmesine yardımcı olacak. Böylece yıldız oluşumlarını tetikleyen rüzgarların çevrimsel mi olduğu, yoksa tamamen malzemeyi dışarıya mı taşıdığı gözler önüne serilecek.
Notlar

[1] Yıldız oluşumunun yüksek olduğu gökadalar çok miktarda yıldız oluşum oranına sahiptirler. Bu tür uç gökada örneklerinden birin olan NGC 253, yakın olması nedeniyle büyüme çılgınlığının gökada üzerindeki etkilerini araştırmak için ideal bir örnektir.

[2] Daha önceki gözlemler NGC 253’ün yıldız oluşum bölgelerinden uzaklaşan daha sıcak ancak daha az yoğun gaz akışlarını göstermişti, ancak bu tek başına, olsa bile, gökadanın kaderini ve yeni nesil yıldızların oluşturma yeteneğinin az miktarda etkilerdi. Bu yeni ALMA verileri çok daha yoğun moleküler gazın yeni oluşmakta olan yıldızlardan ilk “darbesini” yediğini ve ince, sıcak bir gaz şeklinde gökadayı çevreleyen haleye doğru süpürüldüğünü göstermektedir.

[3]Gazın hızı yüksek olsa da, gökada dışına çıkmasına yeterli olmayabilir. Milyonlarca yıl süresince gökada halesinde kalarak, sonunda tekrar disk üzerine çökebilir ve yeni yıldız oluşum aşamalarına neden olabilir.
Daha fazla bilgi

Bu araştırma Alberto D. Bolatto ve arkadaşlarınca kaleme alınan “The Starburst-Driven Molecular Wind in NGC 253 and the Suppression of Star Formation” başlıklı bir makale şeklinde Nature dergisinin 25 Temmuz 2013 tarihli sayısında yayınlacaktır.

Araştırma ekibinde A. D. Bolatto (Gökbilim Bölümü,Milimetre-dalga Gökbilim Laboratuvarı ve Ortak Uzay Enstitüsü, Maryland Üniversitesi, ABD), S. R. Warren (Maryland Üniversitesi), A. K. Leroy (Ulusal Radyo Gökbilim Gözlemevi, Charlottesville, ABD), F. Walter (Max-Planck Gökbilim Enstitüsü, Heidelberg, Almanya), S. Veilleux (Maryland Üniversitesi), E. C. Ostriker (Astrofizik Bilimleri Bölümü, Princeton Üniversitesi, ABD), J. Ott (Ulusal Radyo Gökbilim Gözlemevi, New Mexico, ABD), M. Zwaan (Avrupa Güney Gözlemevi, Garching, Almanya), D. B. Fisher (Maryland Üniversitesi), A. Weiss (Max-Planck-Radyogökbilim Enstitüsü, Bonn, Almanya), E. Rosolowsky (Fizik Bölümü, Alberta Üniversitesi, Kanada) ve J. Hodge (Max-Planck Gökbilim Enstitüsü, Heidelberg, Almanya) yer almaktadır.

Avrupa Güney Gözlemevi ESO, Avrupa’daki en önemli hükümetlerarası gökbilim kuruluşudur ve dünyanın en üretken gökbilim gözlemevidir. 15 ülke tarafından desteklenmektedir: Avusturya, Belçika, Brezilya, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Finlandiya, Almanya, İtalya, Hollanda, Portekiz, İspanya, İsveç, İsviçre ve İngiltere. Tasarıma, inşaya ve önemli bilimsel keşiflere olanak sağlayan güçlü yer tabanlı gözlem faaliyetlerine odaklanan iddialı bir program yürütmektedir. ESO ayrıca gökbilim araştırmalarında teşvik edici ve düzenleyici bir dayanışma konusunda öncü bir rol oynamaktadır. ESO Şili’nin Atacama Çölü bölgesinde benzeri olmayan üç adet birinci sınıf gözlem yerleşkesi işletmektedir: La Silla, Paranal ve Chajnantor. ESO Paranal’da dünyanın en gelişmiş optik gökbilim gözlemevi olan Çok Büyük Teleskop’u (Very Large Telescope), ve iki tarama teleskopu işletmektedir. Kırmızı ötesi gözlem teleskopu VISTA dünyanın en büyük tarama teleskopudur ve VLT tarama teleskopu (VST) ise sadece görünür ışıkta gökyüzünü taramak için tasarlanan dünyanın en büyük teleskopudur. ESO varolan en büyük gökbilim projesi ve devrimsel gökbilim teleskopu ALMA’nın Avrupalı ortağıdır. ESO şu anda “gökyüzünü izleyen dünyanın en büyük gözü” olacak 39-metre ayna çaplı Avrupa Aşırı Büyük optik/yakın kırmızı ötesi Teleskopu, E-ELT’yi inşa etmeyi planlıyor.