Araştırma, Whirlpool galaksisindeki yıldızların doğum yerlerini ilk kez gösteriyor

Max Planck Astronomi Enstitüsü (MPIA) liderliğindeki ve Bonn Üniversitesi’nin de dahil olduğu uluslararası bir araştırma ekibi, komşu galaksilerimizden birindeki geleceğin yıldız doğumevlerinin soğuk, yoğun gazını eşi benzeri görülmemiş bir ayrıntıyla haritaladı. Veriler, araştırmacıların ilk kez Samanyolu dışındaki yıldız oluşumunun ilk aşamalarında gaz içinde var olan koşulların bireysel yıldız oluşum bölgeleri ölçeğinde derinlemesine bir incelemesini yapmalarını sağlayacak.

Bulguları artık yayınlanan içinde Astronomi ve Astrofizik.

Çelişkili bir şekilde, sıcak yıldızlar evrenin en soğuk bölgelerinden bazılarında, özellikle de tüm galaksileri kaplayan kalın gaz ve toz bulutlarında oluşmaya başlıyor. Heidelberg’deki MPIA’da doktora öğrencisi ve araştırma makalesinin ilk yazarı Sophia Stuber, “Gazın yavaş yavaş yoğunlaşarak sonunda yıldız ürettiği yıldız oluşumunun erken evrelerini araştırmak için, öncelikle bu bölgeleri tanımlamamız gerekiyor” diyor.

“Bu amaçla, genellikle bu aşırı soğuk ve yoğun bölgelerde özellikle bol miktarda bulunan spesifik moleküllerin yaydığı radyasyonu ölçüyoruz.” Gökbilimciler genellikle bu amaç için kimyasal sondalar olarak HCN (hidrojen siyanür; aynı zamanda prusik asit olarak da bilinir) ve N2H+ (diazenilyum) gibi molekülleri kullanırlar.

Moleküllerin kimyasal prob olarak kullanılması

SWAN (NOEMA ile Arksaniyede Girdabın Araştırılması) olarak bilinen büyük ölçekli gözlem programı sayesinde, araştırmacılar artık bu ölçümleri daha önce Samanyolu’muzla sınırlı olan başka bir galaksideki geniş bir alanda gerçekleştirebildiler.

SWAN ekibi, Whirlpool galaksisinin (Messier 51) merkezi 20.000 ışıkyılı içindeki birkaç molekülden gelen radyasyonun dağılımını incelemek için Fransız Alpleri’ndeki bir radyo interferometresi olan Kuzey Genişletilmiş Milimetre Dizisini (NOEMA) kullandı. Bu programdaki 214 saatlik gözlemlere, güney İspanya’da 30 metrelik tek çanak teleskop kullanılarak yapılan başka bir araştırmadan elde edilen yaklaşık 70 saatlik gözlem daha ekleniyor.

SWAN projesinin liderlerinden biri, Bonn Üniversitesi Argelander Astronomi Enstitüsü’nden Profesör Frank Bigiel şöyle diyor: “Farklı moleküllerin spektral çizgileri, gazın fiziksel özellikleri hakkında son derece spesifik sonuçlar çıkarmamıza olanak tanıyor; Bu, yıldızlararası ortamdaki hangi koşulların galaksiler içinde yıldız oluşumuna elverişli olduğuna dair ayrıntılı bir çalışma yapmamıza olanak tanıyor. İlk defa, artık bir galaksinin geniş alanlarını bu şekilde araştırabilecek konumdayız. ve bunu her zamankinden daha yüksek bir çözünürlükte yapıyoruz, böylece tek tek yıldız oluşturan bölgeleri bile ayırt edebiliyoruz.”

Gaz özellikleri çevreye bağlıdır

Şu anda yayınlanan çalışmada araştırmacılar iki moleküle odaklandılar: Hidrojen siyanür ve diazenilyum. Whirlpool galaksisi yalnızca 28 milyon ışıkyılı uzaklıkta olduğundan, merkezi veya sarmal kolları kadar farklı bölgelerdeki tek tek gaz bulutlarının özelliklerini incelemek bile mümkündür. Stuber, “İki gazın bu galaksideki yoğun bulutları bizim için ne kadar iyi takip ettiğini ve eşit derecede uygun olup olmadıklarını belirlemek için bu durumdan yararlandık” diye açıklıyor.

Hidrojen siyanür ve diazenilyum tarafından yayılan radyasyonun yoğunluğu, sarmal kollar boyunca aynı ölçüde yükselip düşerken, böylece gaz yoğunluğunu belirlemek için eşit derecede iyi sonuçlar verirken, gökbilimciler galaksinin merkez bölgesinde belirgin bir fark buldular; Hidrojen siyanürün yaydığı parlaklık çok daha fazla artıyor. Başka bir deyişle, hidrojen siyanürün daha parlak parlamasına neden olan ancak diazenilyumun parlamamasına neden olan bir mekanizmanın var olduğu görülmektedir.

Ekip, bu olgunun sorumluluğunun, merkezindeki devasa kara deliği çevreleyen yüksek enerjili bir bölge olan Whirlpool galaksisinin aktif galaktik çekirdeğinde olabileceğinden şüpheleniyor. Gaz kara deliğe düşmeden önce disk şekline itilir, yüksek hızlara çıkarılır ve sürtünmeyle binlerce santigrat dereceye kadar ısıtılır.

Bu onun yoğun radyasyon yaymasına neden oluyor ve bu da aslında hidrojen siyanür moleküllerinden kaynaklanan ekstra emisyonun bir kısmını açıklayabiliyor. MPIA araştırma grubu başkanı ve SWAN projesinin bir diğer eş lideri Eva Schinnerer, “Ancak yine de iki gazın farklı davranmasına neden olan şeyin ne olduğunu ayrıntılı olarak keşfetmemiz gerekiyor” diye ekliyor.

Değerli bir meydan okuma

Bu nedenle diazenilyumun, en azından Whirlpool galaksisinin merkez bölgesi içinde, hidrojen siyanürden daha güvenilir bir “yoğunluk sondası” olduğu anlaşılıyor. Ancak ne yazık ki aynı gaz yoğunluğu seviyesinde ortalama beş kat daha loş bir şekilde parlıyor ve ölçümler için gereken zaman ve çabayı önemli ölçüde artırıyor. Bu nedenle ihtiyaç duyulan ilave hassasiyet, çok daha fazla gözlem süresine mal olur.

Bonn Üniversitesi Disiplinlerarası Araştırma Alanı “Madde” üyesi Profesör Bigiel, “Bu araştırmalar bizi yıldızların nasıl oluştuğuna dair temel sorumuzu yanıtlamaya bir adım daha yaklaştırdı” diyor. “Artık verilerimizi yıldız oluşumu faaliyetlerine ilişkin gözlemlerle birleştirebileceğiz ve genel bir tablo ortaya çıkarabileceğiz.”

Uzun vadede bu, “Yıldızların oluşması için gazın ne kadar yoğun olması gerekir?” gibi sorulara yanıt verilmesini sağlayacak. ve “Galaksilerin içindeki bu gazı takip etmek için en iyi ‘sondalar’ veya moleküller nelerdir?”