Astronomi ekibi tozla kaplanmış galaktik metalin kanıtını buldu

Galaksi evriminin tam olarak anlaşılması, kısmen galaksiler arası ortamdaki (yıldızlar arasındaki boşluk) metal bolluğunun doğru bir şekilde ölçülmesine bağlıdır, ancak toz, optik dalga boylarında gözlemleri engelleyebilir. California Üniversitesi, Irvine, İngiltere’deki Oxford Üniversitesi ve diğer kurumlardaki uluslararası bir gökbilimciler ekibi, çok yıllı bir kampanya sırasında toplanan kızılötesi verilerini analiz ederek yerel galaksilerdeki daha ağır elementlerin kanıtlarını ortaya çıkardı – daha önceki çalışmalarda eksik olduğu tespit edildi.

Yakın zamanda yayınlanan bir makale için Doğa Astronomi, Araştırmacılar, görünür dalga boylarında loş, ancak kızılötesinde güneşten trilyonlarca kat daha parlak olan beş gökadayı incelediler. Bu galaksiler ve komşu yıldız sistemleri arasındaki etkileşimler, gazın yer değiştirmesine ve çökmesine neden olarak, muazzam yıldız oluşumu için koşullar hazırlar.

UCI’nin fizik ve astronomi alanında doktora sonrası araştırmacısı olan baş yazar Nima Chartab, “Bu gökadaların gaz içeriğini optik aletlerle inceleyen gökbilimciler, benzer kütleye sahip diğer gökadalarla karşılaştırıldığında önemli ölçüde metal bakımından fakir olduklarına ikna oldular” dedi. “Fakat bu tozlu galaksilerin kızılötesi dalga boylarındaki emisyon çizgilerini gözlemlediğimizde, onları net bir şekilde görmemizi sağladı ve önemli bir metal eksikliği bulamadık.”

Gökbilimciler, galaksiler arası ortamdaki gaz fazındaki metallerin bolluğunu belirlemek için vekiller, oksijen ve nitrojen oranları hakkında veri elde etmeye çalıştılar, çünkü bu elementlerden gelen kızılötesi emisyonlar galaktik toz tarafından daha az örtülür.

UCI fizik ve astronomi profesörü Asantha Cooray, “Yıldızların karbon, nitrojen ve oksijen üretmek için hidrojen ve helyum gibi elementleri işlediği baryon döngüsünün kanıtlarını arıyoruz” dedi. “Yıldızlar sonunda süpernovaya dönüşüyor ve patlıyor ve sonra yıldızların kenarlarındaki tüm bu gaz, etrafa saçılan bulutlara dönüşüyor. İçlerindeki malzeme gevşek ve dağınık ama nihayetinde etrafta hareket eden diğer yıldızların neden olduğu kütleçekimsel bozulmalar yoluyla, gaz kümelenmeye ve çökmeye başlayacak ve yeni yıldızların oluşumuna yol açacak.”

Bu süreci kızılötesi dalga boylarında gözlemlemek gökbilimciler için bir zorluktur çünkü Dünya’nın atmosferindeki su buharı elektromanyetik spektrumun bu kısmındaki radyasyonu bloke ederek, Hawaii’deki Keck Gözlemevi’ndekiler gibi en yüksek irtifa yer teleskoplarından bile ölçüm yapmakta yetersiz kalır.

Ekip tarafından kullanılan veri setinin bir kısmı, artık emekli olan Herschel Uzay Teleskobu’ndan geldi, ancak Herschel, UCI liderliğindeki ekibin çalışması için ihtiyaç duyduğu belirli bir emisyon hattını okuyabilen bir spektrometre ile donatılmadı. Araştırmacıların çözümü, NASA’nın 2,5 metrelik bir teleskopla donatılmış Boeing 747’si olan Stratosferik Kızılötesi Astronomi Gözlemevi’nde deniz seviyesinden 45.000 fit yüksekliğe ulaşan gökyüzüne çıkmaktı.

“NASA’nın SOFIA gözlemevini kullanarak tüm verileri toplamamız yaklaşık üç yılımızı aldı, çünkü bu uçuşlar bütün gece sürmüyor; daha çok 45 dakikalık gözlem süresi aralığındalar, bu yüzden çalışma çok fazla uçuş aldı. planlama ve koordinasyon,” dedi Cooray.

Kızılötesi emisyonları analiz ederek, araştırmacılar, hedef ultra parlak kızılötesi gökadalarının metalikliğini, benzer kütle ve yıldız oluşum oranlarına sahip daha az tozlu gökadalarla karşılaştırabildiler. Chartab, bu yeni verilerin ultra parlak kızılötesi gökadaların yıldız kütlesi, metal bolluğu ve yıldız oluşum hızı ile belirlenen temel metaliklik ilişkisi ile uyumlu olduğunu gösterdiğini açıkladı.

Yeni veriler ayrıca, kağıda göre, optik emisyon hatlarından türetilen metallerin azlığının büyük olasılıkla “yıldız patlaması ile ilişkili ağır toz engellemesinden” kaynaklandığını gösteriyor.

Cooray, “Bu çalışma, bu galaksilerin bazılarında neler olup bittiğini tam olarak anlamak için bu kızılötesi dalga boyunu kullanmanın bizim için kritik olduğu bir örnektir” dedi. “Optik gözlemler başlangıçta bu galaksilerin düşük metallere sahip olduğunu öne sürdüğünde, teorisyenler gidip makaleler yazdılar, neler olduğunu açıklamaya çalışan birçok simülasyon vardı. İnsanlar, ‘Belki de gerçekten düşük metalli galaksilerdir’ diye düşündüler. ama durumun böyle olmadığını gördük. Tüm elektromanyetik spektrum boyunca evreni tam olarak görebilmek bence gerçekten çok önemli.”