JWST yeni bir rekor kırdı, Üçgen galaksisinde yeni oluşan yıldızları gördü

Samanyolu’muz, yıldızları doğuran dev moleküler bulutlarla doludur. Gökbilimciler burada gördüklerimize dayanarak yıldız oluşum sürecinin diğer galaksilerde de benzer şekilde devam ettiğini varsayıyorlar. Yıldızlarının bir şekilde oluşması gerektiği için bu mantıklı. Artık JWST sayesinde gökbilimciler 2,7 milyon ışıkyılı uzaklıktaki bir galaksideki bebek yıldız nesnelerini tespit etti. Bu, yeni oluşan yıldızlara ilişkin daha önce yapılan gözlemlerin ulaştığı uzaklıktan milyonlarca ışıkyılı daha uzak.

JWST’nin gözlemlerinin hedefleri Üçgen galaksisindeki (M33) “genç yıldız nesnelerdir” (YSO’lar). Gökbilimciler, YSO arayışında M33’ün sarmal kollarından birinin bir bölümünü incelemek için teleskobun orta-kızılötesi görüntüleyicisini (MIRI) kullandılar. Devasa gaz ve toz bulutlarının içinde gizlenmiş bu bebek yıldızlardan 793 tanesini buldular. Bu önemli bir keşif, galaksimizde çok iyi bildiğimiz yıldız doğumu süreçlerinin diğer galaksilerde de beklediğimiz gibi gerçekleştiğine işaret ediyor.

Genç yıldız nesneleri hakkında

Bu keşfi bir bağlama oturtmak için genç yıldız nesnelerine biraz daha detaylı bakalım. Genel olarak konuşursak, bunlar sadece evrimlerinin ilk aşamalarındaki yıldızlardır. Yıldızların doğuşu, dev bir moleküler buluttaki materyallerin yerçekimsel olarak “bir araya gelmeye” başlamasıyla başlar. Kümenin en yoğun kısmı yoğunlaşır, sıcaklıklar yükselir ve sonunda parlamaya başlar.

Genç yıldız nesneleri, devasa moleküler bulutlarından hâlâ kütle toplayan ön yıldızlar olabilir. Henüz tam olarak yıldız değiller; yani çekirdeklerinde füzyonu ateşlememişler. Bu belki yarım milyar yıl boyunca gerçekleşmeyecek (kütleye bağlı olarak az ya da çok).

Yeni doğmuş bir yıldız çekirdeğine gaz girişi bittiğinde, nesne ana dizi öncesi bir yıldız nesnesi haline gelir. Hala resmi olarak bir yıldız değil. Bu, yıldızın içinde füzyon ateşlendiğinde gerçekleşir. Daha sonra ana dizi yıldızı haline gelir. Genel olarak doğum bulutunun çoğunu temizleyerek gözlemlenmesini kolaylaştırdı.

Yeni oluşan yıldızların tespiti

Galaksimizde bile, oluşumunun en erken aşamalarındaki yıldızları gözlemlemek zordur. Öncelikle doğum bulutları bu bebek yıldızları gizliyor. Bu da onları görünür ışıkta tespit etmeyi çok zorlaştırıyor. Ancak parlayacak kadar ısındıklarında kızılötesi radyasyon yayarlar. Doğru aletler verildiğinde gökbilimciler bu ışığı kolaylıkla tespit edebilirler. Kızılötesi ışık, gökbilimcilerin yıldızların yeni oluşmaya başladığı alanları aramak için kullandıkları birincil araçtır.

Genç yıldız nesneleri “büyüdükçe” sıklıkla madde jetleri yayarlar. Bu jetler, oldukça kolay bir şekilde tespit edilebilen radyo emisyonlarında da öne çıkıyor. Bu bebek yıldızlar aynı zamanda bipolar akış adı verilen malzeme çıkışlarında da malzemeyi dışarı atarlar. Gökbilimciler bunları yine kızılötesi dalga boylarında sıcak moleküler hidrojen veya sıcak karbon monoksit moleküllerinin kanıtlarını arayarak tespit ediyor. Genellikle bu iki kutuplu akışlar, 10.000 yaşından daha genç, en genç nesnelerden kaynaklanır.

Birçok genç yıldızın etrafında yıldız çevresi diskler bulunur. Bunlar, yıldızı oluşturan ve ona malzeme beslemeye devam eden bulutun bir parçasıdır. Sonunda, bu disk gezegen oluşumunun alanı haline gelir, bu yüzden gökbilimciler onlara sıklıkla “ön-gezegen diskleri” veya “proplydler” adını verirler. Bu diskler, çeşitli yer tabanlı ve uzay tabanlı gözlemevleri tarafından görünür ve kızılötesi ışıkta gözlemlenmektedir.

Yıldız doğumunun tüm bu belirtileri galaksimizde, özellikle de sarmal kollarda mevcuttur ve gökbilimciler bunların çoğunu kataloglamıştır. En bilinen örneklerden biri Orion Bulutsusu’dur. Öngezegensel diskler, jetler ve bipolar çıkışlarla tamamlanan bu yıldız bebeklerin bir kısmına ev sahipliği yapıyor.

YSO 244-440 adı verilen özel bir nesne, çok genç yıldızlardan oluşan bir grup olan Avcı Bulutsusu Kümesi’nin bir parçasıdır. Bu yıldız bebek hâlâ onu doğuran yıldız çevresi diskinde saklı. 2023’ün başlarında Şili’deki Çok Büyük Teleskobu kullanan gökbilimciler, bu nesneden çıkan bir jet gözlemlediklerini duyurdular.

Ayrıca gökbilimciler, Samanyolu’nun uydu galaksisi olan Büyük Macellan Bulutu’ndaki bu nesneleri gözlemlemek için Spitzer Uzay Teleskobu’nu kullandılar. Spitzer verilerinde en az bin YSO adayını tespit ettiler ve bu da onların Samanyolu dışındaki yıldız doğum sürecini takip etmelerine olanak sağladı.

Diğer galaksilerde yeni oluşan yıldızları bulmak

Gökbilimciler diğer galaksilerdeki yıldız oluşum sürecini anlamak istiyorlar çünkü her birinin kendine özgü bir kimyasal ortamı ve evrimsel geçmişi var. Yıldız oluşumu galaksinin evrim hikayesinin doldurulmasına yardımcı olur. Bu nedenle diğer galaksilerdeki YSO’ları aramak çok önemlidir.

Şimdiye kadar yakın galaktik mahallemizin ötesinde bebek yıldızları aramak neredeyse imkansızdı. Onları tespit etmek, bu bebek yıldızları doğum bulutlarından ayırt etmek için çok yüksek çözünürlüklü görüntüleme ve kızılötesi algılama yetenekleri gerektirir. Samanyolu’nda olduğu gibi genç yıldızları çevreleyen bulut, onların görünür ışık emisyonlarını emer.

Ayrıca, eğer bir bulutta bunlardan birden fazla varsa, uzak mesafelerde birini diğerinden ayırmak imkansız olabilir. Spitzer, Herschel gibi teleskoplar ve yer tabanlı gözlemevleri, Büyük Macellan Bulutu’nun ötesindeki tüm YSO’ları tespit edecek yüksek çözünürlük kapasitesine sahip değildir.

JWST’nin kullanışlı olduğu yer burasıdır. Yüksek çözünürlük kapasitesine sahiptir ve kızılötesine duyarlıdır; bu da gökbilimcilerin yıldız oluşturan bölgeleri daha uzak mesafelerde incelemesine olanak tanır. Bu nedenle bir gözlemci ekibi Üçgen galaksisine bakmak için teleskopu kullandı. Oluşturduğu yıldız sayısı, metalliği ve boyutu bakımından Büyük Macellan Bulutu’na çok benzer. Ancak LMC’den farklı olarak M33, dev moleküler bulutlardaki yıldız doğum bölgelerine ev sahipliği yapan kabarık sarmal kollara sahiptir. Yani mükemmel bir hedef haline geldi.

Ekip, M33’ün güney sarmal kollarının 5,5 kiloparsek büyüklüğündeki bölümüne bakmak için MIRI cihazını kullandı. Koldaki olası YSO bölgelerini belirlemek için daha önce yapılmış HST gözlemlerini kullandılar. Daha sonra JWST’yi bu sitelere odakladılar. Sonuç olarak, daha sonra analiz ettikleri yaklaşık 800 bireysel aday YSO’dan oluşan geniş bir katalog ortaya çıktı.

Üçgen galaksisindeki YSO’ları analiz etmek

Gözlemleri sıraladıktan ve bulduklarını sınıflandırdıktan sonra gökbilimciler, M33’teki yıldız oluşumuyla ilgili bazı ilginç sonuçlara ulaştı. Buradaki en büyük dev moleküler bulutların çok sayıda genç yıldız nesnesi adayına ev sahipliği yaptığını buldular.

Rakamlar Samanyolu’ndaki benzer bulutlarda görülenlere hemen hemen benzer. İnceledikleri sarmal kol, çok verimli bir yıldız oluşum mekanizmasına sahip gibi görünüyor; bu mekanizmanın oradaki dev moleküler bulutların kütlesiyle mutlaka ilişkili olması gerekmiyor. Hala sarmal kolun neden bu kadar yıldız oluşum motoru olduğunu anlamaya çalışıyorlar.

JWST ile bile Üçgen galaksisinin sarmal kolunun o bölümünde yıldız oluşumunun en erken aşamalarını göremiyor olmamız mümkün. Ayrıca M33’ün sarmal kollarının (“topaklayıcı” olarak tanımlanan) Samanyolu’nun sarmal kollarından (örneğin) çeşitli yönlerden farklı olması da muhtemeldir.

Topaklanmaya, içerideki gaz ve toz bulutlarının yapısını etkileyen birden fazla yıldız oluşumu olayı neden olabilir. Bizim galaksimizin sarmal kolları oldukça iyi tanımlanmış ve kesinlikle M33’ünkinden daha az topaklıdır. Bu, galaksinin yıldız oluşturma faaliyetlerine devam etmesiyle meydana gelen evrimsel bir değişime işaret ediyor olabilir. Gökbilimciler ayrıca M33’te inceledikleri sarmal kollar arasındaki bölgenin yıldız üretimi açısından o kadar da verimli olmadığını öne sürüyor.

Bu, uzak bir galaksideki yıldız oluşumuna “ilk bakış” olduğundan, gökbilimciler bu gözlemleri M33’te neler olduğunu düşündüklerini modellemek için kullanacaklar. Sonunda öğrendiklerini, inceledikleri bölgede ne kadar yıldız oluşumunun gerçekleştiğine dair çok doğru tahminler yapmak için kullanabilmeliler. Son olarak, bu yıldız oluşum oranını M33’teki diğer kollara da tahmin edebilmeleri gerekiyor. Bu onlara galaksinin evrimsel durumu ve tarihi hakkında çok ihtiyaç duyulan bilgileri sağlamalıdır.