Galaksimizin Kenarlarında Keşfedilen Kadim Yıldız Kümesinin Kalıntıları

İkizler Gözlemevi, eski yıldızların akışını ortaya çıkarmaya yardımcı olur. Samanyolukenarı parçalanmış bir yıldız kümesidir.

Samanyolu’nun dış bölgelerinde keşfedilen ilkel bir yıldız akışı, galaksimizdeki bilinen herhangi bir yıldız sisteminden daha düşük oranda ağır element içerir. NSF’nin NOIRLab programı olan İkizler Gözlemevi ile yapılan gözlemler, bu akıştaki yıldızların eski bir yıldız kümesinden koparıldığını ve Samanyolu’nun ilk günlerinden kalma kalıntılar olduğunu gösterdi ve bu da ilk yıldızların oluşumuna dair içgörüler sağlayabilir.

Avrupa, Kanada ve Rusya’dan üyeleri içeren uluslararası bir araştırma ekibi, Samanyolu’nun yörüngesinde dönen benzersiz bir yıldız akışı keşfetti.^[1] C-19 olarak adlandırılan yıldız akıntısı, Samanyolu’nun sarmalının güneyindedir ve yörüngesi, Galaktik Merkez’den en yakın yaklaşımında yaklaşık 20.000 ışıkyılı ve en uzak noktasında yaklaşık 90.000 ışıkyılı boyunca uzanır. Yıldız akıntısı, çıplak gözle görülmese de, gece gökyüzünün etkileyici bir genişliği boyunca -dolunay’ın kabaca 30 katı kadar- uzanır.

Uluslararası Gemini Gözlemevi’nin bir parçası olarak Hawaii’de bulunan Gemini North teleskobu, NSF’nin NOIRLab Programı ve GRACES cihazının kullanılması^[2] ekip, C-19’un küresel bir kümenin kalıntısı olduğunu fark etti. Ek olarak, akıntıdaki yıldızlar benzersiz bir şekilde düşük oranda ağır elementlere veya astronomların tabiriyle düşük “metalikliğe” sahiptir.^[3] Küresel kümelerin daha önce %0,2’den daha düşük olmayan metalikliğe sahip olduğu düşünülüyordu, ancak C-19’un eşi görülmemiş derecede düşük bir metalliği %0,05’ten daha düşük – Samanyolu veya çevresindeki bir yıldız sistemi için şimdiye kadar gözlemlenenden daha düşük.

Düşük metalikliğe sahip bir akışın küresel bir kümeden kaynaklandığı keşfi, erken Evren’deki yıldızların, yıldız kümelerinin ve galaksilerin oluşumu için çıkarımlara sahiptir. Akışın varlığı, küresel kümelerin ve Samanyolu’nun ilk yapı taşlarının, ardışık yıldız nesilleri Evrene daha ağır elementler sağlamadan önce, düşük metalli ortamlarda oluşabilmesi gerektiğini kanıtlıyor.^[4]

Bu çizim, yakın zamanda Samanyolu Gökadamızın kenarında keşfedilen C-19 yıldız akışının yerini göstermektedir. Güneş’in konumu referans için verilmiştir. (Güneş’in boyutu abartılı ve ölçekli değildir.) Büyük Macellan Bulutu ve Küçük Macellan Bulutu (Samanyolu’nun uydu gökadaları) sağ altta görünmektedir. Kredi: Uluslararası Gemini Gözlemevi/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine, Teşekkür: M. Zamani (NSF’s NOIRLab)

Strasbourg Astronomik Gözlemevi’nden Nicolas Martin, bu keşfi bildiren Nature gazetesinin baş yazarı Nicolas Martin, “Bu kadar az ağır elemente sahip küresel kümelerin olup olmadığı bilinmiyordu – hatta bazı teoriler bunların hiç oluşamayacaklarını varsayıyordu” yorumunu yaptı. “Diğer teoriler, hepsinin çoktan ortadan kaybolacağını öne sürüyor, bu da bunu, erken Evren’de yıldızların nasıl oluştuğunu anlamamız için önemli bir keşif haline getiriyor.”

Ekip üyeleri, C-19’u Gaia görevinden alınan verilerde tespit etti.^[5] yıldız akışlarını tespit etmek için özel olarak tasarladıkları bir algoritma kullanarak. C-19’daki yıldızlar, Hawai’deki Kanada-Fransa-Hawaii Teleskobu kullanılarak Samanyolu’nun içinde ve çevresinde en düşük metalliğe sahip yıldızların arandığı Pristine anketi tarafından da takip edilmeye değer olacak kadar ilginç olarak tanımlandı. gözlemler. Gökbilimciler, C-19’u oluşturan yıldızların kökenini belirlemek için GRACES’in ayrıntılı spektrumlarına ihtiyaç duydu.^[6] Ekip ayrıca Kanarya Adaları’ndaki La Palma’daki Gran Telescopio Canarias’a monte edilmiş bir spektrograf kullanarak veri topladı.

Kredi: Gaia Uzay Gözlemevi ile elde edilen verilerden derlenen Samanyolu haritasının üzerine yerleştirilmiş, küresel kümeler olarak adlandırılan Samanyolu’ndaki çok yoğun yıldız gruplarının dağılımı. Her nokta, Messier 10 kümesinin ek görüntüsünde olduğu gibi, birkaç bin ila birkaç milyon yıldızdan oluşan bir kümeyi temsil eder. Noktaların rengi, onların metalikliğini, başka bir deyişle, Güneş’e göre ağır elementlerin bolluğunu gösterir. C-19 yıldızları açık mavi sembollerle gösterilir. Kredi: © N. Martin / Strasbourg Astronomik Gözlemevi / CNRS; Kanada-Fransa-Hawaii Teleskopu / Coelum; ESA / Gaia / DPAC

GRACES gözlemlerinin baş araştırmacısı olan Victoria Üniversitesi’nden Kim Venn, “GRACES, C-19’un daha yaygın olarak bozulmuş bir cüce gökada değil, bozulmuş bir küresel küme olduğuna dair kritik ipuçlarını sağladı,” dedi.^[7] “Bunun metal açısından çok fakir bir akış olduğunu zaten biliyorduk, ancak onu küresel bir küme olarak tanımlamak, yalnızca yüksek çözünürlüklü spektrumlarla kullanılabilen hassas metaliklikleri ve ayrıntılı kimyasal bollukları gerektiriyordu.”

İkizler gözlemleri, kümenin çok erken nesil yıldızlardan oluşmuş olması gerektiğini ve C-19’u ilk yıldız gruplarının oluştuğu zamandan itibaren dikkate değer bir kalıntı haline getirdiğini gösteriyor. Sonuç olarak, bu keşif, kısa bir süre sonra ortaya çıkan yıldızların ve yıldız kümelerinin oluşumu hakkındaki anlayışımızı geliştiriyor. Büyük patlama ve galaksilerdeki en eski yapıları incelemek için eve yakın bir doğal laboratuvar sağlar.

Bu animasyon, hala oluşan bir Samanyolu Gökadası’nın yörüngesinde dönen küresel bir yıldız kümesinin, günümüzde Samanyolu’nun yörüngesinde dönen C-19 yıldız akışı haline gelmek için gelişmekte olan gökadanın yerçekimi tarafından nasıl parçalanabileceğini göstermektedir. Kredi bilgileri: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)

Victoria Üniversitesi’nden yardımcı araştırmacı Julio Navarro, “Eski zamanlardan kalma bu eser, Evrendeki yıldız oluşumunun ilk dönemlerine doğrudan ve benzersiz bir pencere açıyor” dedi. “Gökbilimciler erken Evren’i incelemek için en uzak galaksilere bakabilirken, artık kendi galaksimizdeki en eski yapıları o eski zamanlardan fosiller olarak incelemenin mümkün olduğunu biliyoruz.”

Ulusal Bilim Vakfı Gemini Program Direktörü Martin Still, “Bu uluslararası işbirliği, galaksimizin yapısı, evrimi ve oluşumu hakkında şaşırtıcı yeni bilgiler ortaya koyuyor” dedi. “İkizler gözlemevleri, kozmik ekosistem ve Evrendeki kendi yerimiz ile ilgili olarak gece gökyüzümüzün anlaşılmasında önemli ilerlemeler göstermeye devam ediyor.”

notlar

1. Yıldız akışları, bir zamanlar küresel kümelerde veya cüce gökadalarda barışçıl bir şekilde ikamet eden, ancak o zamandan beri yerçekimi etkileşimleri tarafından parçalanan ve kümenin orijinal yörüngesi boyunca uzanan uzun yıldız perçinlerine dönüşen yıldız koleksiyonlarıdır.
2. Gemini CFHT ESPaDOnS Spektrografına (GRACES) Uzaktan Erişim, Kanada-Fransa-Hawaii Teleskobu (CFHT), Gemini ve NRC-Herzberg (Kanada) arasındaki bir işbirliğinin sonucudur. Gemini North teleskobunun geniş toplama alanını, teleskobun yüksek çözme gücü ve yüksek verimliliği ile birleştirir. ESPADONLAR Optik dalga boylarında yüksek çözünürlüklü spektroskopi sağlamak için CFHT’de spektrograf. Bu, Gemini North teleskobundan ESPaDOnS’a 270 metre uzunluğunda bir fiber optik besleme yoluyla elde edilir.
3. Gökbilimciler, helyumdan daha ağır elementlere atıfta bulunmak için “metaller” terimini kullanırlar. Evrendeki geleneksel maddelerin çoğu, en hafif iki element olan hidrojen ve helyumdan oluştuğundan, “metaller” diğer tüm elementleri tanımlamak için kullanılan uygun bir kısa yoldur. Örneğin, Güneşimizin metalliği 0.012’dir, yani Güneş’in yalnızca %1.2’si helyumdan daha ağır elementlerden (esas olarak oksijen, karbon ve demir) oluşur.
4. Helyumdan daha ağır elementler, esas olarak yıldız nükleosenteziyle oluşur – yıldızların çekirdeklerinde füzyon yoluyla kimyasal elementlerin yaratılması. Yıldızların yaşamlarının sonunda, oluşturdukları ağır elementler Evrene atılır ve yeni yıldızlara dahil edilir. Sonuç olarak, erken Evrendeki daha yaşlı yıldızlar, nispeten metal açısından zengin ortamlarda yakın zamanda oluşan genç yıldızlardan daha düşük metalikliğe sahip olma eğilimindedir.
5. Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia uzay aracı, bu yıldızların konumlarını, hareketlerini, bileşimlerini ve sıcaklıklarını haritalamak da dahil olmak üzere bir milyardan fazla yıldızın kesin bir üç boyutlu haritasını oluşturma misyonuyla 2013 yılında fırlatıldı.
6. İkizler gözlemleri, bir Geniş ve Uzun gözlem programı Victoria Üniversitesi’nden (Kanada) Kim Venn tarafından yönetilmektedir. Bu programlar, astronomi camiasında önemli bilimsel etki ve gelişmiş işbirliği beklentisiyle her yıl bir avuç gökbilimciye verilir.
7. İkizler gözlemleri, C-19 yıldızlarındaki sodyum-magnezyum oranlarının, eski küresel kümelerdeki yıldızlar için tipik olan (büyük olasılıkla yüksek sıcaklıkta hidrojen yanması nedeniyle) tipik olan ve normal cüce gökadalarda görülmeyen üç faktör kadar değiştiğini ortaya çıkardı.

Referans: Nicolas F. Martin, Kim A. Venn, David S. Aguado, Else Starkenburg, Jonay I. González Hernández, Rodrigo A. Ibata, Piercarlo Bonifacio, Elisabetta tarafından “Metalik zeminin altında küresel bir kümenin yıldız akışı kalıntısı” Caffau, Federico Sestito, Anke Arentsen, Carlos Allende Prieto, Raymond G. Carlberg, Sébastien Fabbro, Morgan Fouesneau, Vanessa Hill, Pascale Jablonka, Georges Kordopatis, Carmela Lardo, Khyati Malhan, Lyudmila I. Mashonkina, Alan W. McioConnachie Navarro, Rubén Sánchez-Janssen, Guillaume F. Thomas, Zhen Yuan ve Alessio Mucciarelli, 5 Ocak 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-021-04162-2

Ekip, Nicolas F. Martin (Strazburg Astronomik Gözlemevi), Kim A. Venn (Victoria Üniversitesi), David S. Aguado (Cambridge Üniversitesi, Instituto de Astrofíisica de Canarias ve Universitá degli Studi di Firenze), Else Starkenburg’dan oluşuyor. (University of Groningen), Jonay I. González Hernández (Instituto de Astrofísica de Canarias ve Universidad de La Laguna), Rodrigo A. Ibata (Université de Strasbourg), Piercarlo Bonifacio (Paris Gözlemevi), Paris de Elisabetta Caffau (Observato), Federico Sestito (Victoria Üniversitesi), Anke Arentsen (Strazburg Üniversitesi), Carlos Allende Prieto (Instituto de Astrofísica de Canarias ve Universidad de La Laguna), Raymond G. Carlberg (Toronto Üniversitesi), Sebastien Fabbro (Victoria Üniversitesi ve NRC Herzberg Astronomy & Astrophysics), Morgan Fouesneau (Max-Planck-Institut für Astronomie), Vanessa Hill (Université Côte d’Azur), Pascale Jablonka (Ecole Polytechnique Fédérale de Lozan ve Observatoire de Paris), Georges Kordopatis (Université Côte d’Azur), Carmela Lardo (Università degli Studi di Bologna), Khyati Malhan (Stockholm Üniversitesi), Lyudmila I. Mashonkina (Rusya Bilimler Akademisi), Alan W. McConnachie (NRC Herzberg Astronomi ve Astrofizik), Julio F. Navarro (Victoria Üniversitesi), Rubén Sánchez Janssen (Birleşik Krallık Astronomi Teknoloji Merkezi), Guillaume F. Thomas (Instituto de Astrofíisica de Canarias ve Universidad de La Laguna), Zhen Yuan (Université de Strasbourg) ve Alessio Mucciarelli (Università) degli Studi di Bologna ve INAF–Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna).