Chalmers Teknoloji Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, çeşitli molekülleri gözlemleyerek ve bu uzak gökadaların yıldız oluşum süreçlerini gelişmiş teleskop gözlemleri aracılığıyla aydınlatarak, iki erken evren gökadasına ilişkin yeni bilgiler ortaya çıkardılar. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Chalmers Üniversitesi bilim adamlarının yaptığı çığır açıcı bir çalışma, evrenin erken dönemlerindeki iki gökadadaki benzeri görülmemiş moleküler ayrıntıları ortaya çıkararak, onların yıldız oluşum faaliyetlerine ilişkin anlayışımızı ilerletiyor.
Son derece üretken yıldız fabrikaları içeren erken evrendeki iki galaksi, bilim adamlarından oluşan bir ekip tarafından incelendi. Chalmers Teknoloji Üniversitesi isveçte. Galaksilerin ışığını tek tek renklere ayırmak için güçlü teleskoplar kullanan bilim insanları, birçok farklı molekülden gelen ışığı bu kadar uzak mesafelerde daha önce hiç olmadığı kadar keşfettiklerinde hayrete düştüler. Araştırmacılar, bunun gibi çalışmaların, evrenin genç olduğu dönemdeki en aktif galaksilerin yaşamlarına ilişkin anlayışımızda devrim yaratabileceğine inanıyor.
Erken Galaksilerin Doğasını Ortaya Çıkarmak
Evren gençken galaksiler, nazikçe parlayan güneşler ve rengarenk gaz bulutlarıyla dolu günümüzün görkemli sarmallarından çok farklıydı. Günümüz evreninden yüzlerce kat daha hızlı yeni yıldızlar doğuyordu. Ancak bunların çoğu kalın toz katmanlarının arkasında gizlenmişti ve bu da bilim adamlarının bu yıldız fabrikalarının sırlarını keşfetmesini şimdiye kadar zorlaştırıyordu. Güçlü teleskoplarla görülebilen en uzak galaksileri inceleyen gökbilimciler, bu fabrikaların nasıl bu kadar çok yıldız yaratmayı başardığına dair kısa bir fikir edinebilirler.
Pek çok farklı molekülden gelen ışık, uzak yıldız fabrikalarının sırlarını açığa çıkarıyor. Resimde, uzak galaksi NCv1.143’te bulunan moleküllerin temsilleri, yakın evrendeki benzer bir galaksinin (NGC 572) Hubble teleskopu tarafından görünür ışıkta alınan görüntüsü üzerine bindirilmiş olarak gösterilmektedir. Katkıda bulunanlar: ESA/Hubble, NASA, L. Ho; Jmol (moleküller); R. Cumming (montaj)
14 Aralık’ta dergide yayınlanan yeni bir çalışmada Astronomi ve AstrofizikChalmers gökbilimcisi Chentao Yang liderliğindeki bilim adamlarından oluşan bir ekip, teleskopları kullandı. NOEMA (Kuzey Genişletilmiş Milimetre Dizisi) Bu ilk yıldız fabrikalarının nasıl bu kadar çok yıldız yaratmayı başardıkları hakkında daha fazla bilgi edinmek için Fransa’ya gittik. Yang ve meslektaşları, erken evrendeki iki parlak galaksiden gelen ışığı ölçtüler; bunlardan biri kuasar olarak sınıflandırıldı ve her ikisi de yüksek oranda yıldız oluşumuna sahipti.
“Bu galaksilerin, belki de evrenin şimdiye kadar gördüğü en büyük yıldız fabrikaları arasında yer alan muhteşem yıldız fabrikaları olduğunu biliyorduk. Nasıl çalıştıklarını öğrenebilmek için, yeni ipuçları toplamayı umarak ışıklarını bir milimetre civarındaki dalga boylarında ölçtük” diyor Chentao Yang.
Uzak Galaksilerden Moleküler Bilgiler
Ölçümlerin bilim adamlarının beklentilerinin ötesinde başarılı olduğu kanıtlandı. Her iki galaksiden kaydettikleri ışıkta birçok farklı türde molekülün izlerini tespit ettiler. Bu galaksilerin derinliklerinden, yeni yıldızların doğduğu gaz ve toz bulutlarından birçok farklı dalga boyunda ışık yayılır.
“İnsan gözünün göremediği tonlarda inanılmaz bir renk patlaması. Ancak gözlemlerimizi fizik ve kimya bilgimizle birleştirerek renklerin ne anlama geldiğini anlayabilir ve farklı galaksiler arasında ne gibi farklar olduğunu görebiliriz” diye açıklıyor astronom Sergio Martín. ESO ve Ortak ALMA Gözlemevi, Şili ve araştırma ekibinin üyesi.
Pek çok farklı molekülden gelen ışık, uzak yıldız fabrikalarının sırlarını açığa çıkarıyor. Resimde, uzak galaksi APM 08279+5255’te bulunan moleküllerin temsilleri, yakın evrendeki benzer bir galaksinin (IC 5063) Hubble teleskopu tarafından görünür ışıkta alınan görüntüsü üzerine bindirilmiş olarak gösterilmektedir. Bu gökadaların her ikisinin de merkezlerinde aktif bir süper kütleli kara delik bulunur. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA ve WP Maksym (CfA); Jmol (moleküller); R. Cumming (montaj)
Her galaksinin spektrumunu (ışıklarının bireysel renkleri) analiz eden bilim insanları, birçoğu bu kadar uzak galaksilerde daha önce hiç görülmemiş olan 13 molekülü tanımlamayı başardılar. Her molekül, yıldızlar arasındaki boşluktaki sıcaklık, basınç ve yoğunluk ile yıldız ışığı, radyasyon ve maddenin nasıl etkileşime girdiği hakkında farklı ipuçları vererek bu galaksilerdeki fiziksel ve kimyasal koşullar hakkında önemli yeni bilgiler sağlıyor.
“Sinyalleri yorumlamak zorlu bir iştir. Yakın galaksilerde gözlemlenmesi zor olan elektromanyetik spektrumun bir kısmını görüyoruz. Ancak evrenin genişlemesi sayesinde, bunun gibi uzak galaksilerden gelen ışık, milimetrenin altında gözlem yapan radyo teleskoplarıyla görebildiğimiz daha uzun dalga boylarına kayıyor” diyor Chentao Yang.
Yıldızların Altında Bir Geceden Çok Neon Işıklı Bir Şehir Gibi
Ekibin incelediği iki galaksi o kadar uzakta ki ışıklarının bize ulaşması neredeyse 13 milyar yıl sürüyor.
Chalmers gökbilimcisi ve ekip üyesi Susanne Aalto, “Bu galaksilere bakmak yıldızların altında geçirilen bir geceden çok, neon ışıklarla aydınlatılmış bir şehri görmeye benziyor” diyor.
Gökbilimcilerin, Orion Bulutsusu ve Carina Bulutsusu gibi galaksimizin yıldız fabrikalarının fotoğraflarını çekmeye alışkın olduklarını açıklıyor.
“Bu iki uzak galakside daha büyük, daha parlak, tozla dolu ve birçok yönden farklı yıldız fabrikaları görüyoruz. Avcı ve Karina bulutsuları, sıcak, yeni doğmuş yıldızlardan gelen ultraviyole ışık sayesinde aydınlanıyor. Bu iki uzak galakside ultraviyole ışık toz katmanlarını geçemiyor. Aydınlatmanın büyük bir kısmı kozmik ışınlar (patlayan yıldızlar tarafından yaratılabilen veya süper kütleye yakın bir kütleye yakın yüksek enerjili parçacıklar) sayesinde sağlanıyor. Kara delik“diyor Susanne Aalto.
İki uzak galaksiden gelen ışık, birçok farklı molekülün işaretlerini gösteriyor. Bu grafiklerdeki spektral çizgiler olarak bilinen keskin tepeler, gökbilimcilere ışığı yayan gaz bulutları hakkında bilgi veriyor. Yatay eksen ışığın hem dalga boyunu hem de frekansını gösterir; dikey eksen göreceli parlaklığı gösterir. Netlik sağlamak için üst spektrum yukarı kaydırılmıştır. Grafik kırmızı renkte NCv1.143 galaksisini ve mor renkte APM 08279+5255 galaksisini göstermektedir. Kredi: Chentao Yang ve diğerleri.
Erken Evren Galaksilerinin Benzersizliği
Bu ikisi gibi galaksiler nadir olsa da, bilim insanları hem NOEMA’yı hem de onun daha büyük kardeş teleskopunu kullanarak bunlardan daha fazlasını incelemeyi planlıyor. ALMA (Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizisi) Şili’de. Her iki teleskop da yaklaşık bir milimetre dalga boyuna sahip ışığa duyarlıdır.
“Sonuçlarımız, geniş bant alıcıları ve güçlü bağdaştırıcı bilgisayarıyla NOEMA’nın kuzey gökyüzündeki buna benzer aşırı galaksileri incelemek için nasıl yeni fırsatlar açtığını gösteriyor. Güney yarımkürede, ALMA’nın planladığı geniş bant hassasiyeti yükseltmeleri daha da heyecan verici beklentiler sunacak. Fransa’daki CNRS ve Sorbonne Üniversitesi’nden gökbilimci Pierre Cox, “Evrenin erken dönemlerindeki en dikkate değer gökadalar nihayet hikayelerini molekülleri aracılığıyla anlatabiliyorlar” diyor.
Araştırma Sonuçları Hakkında Daha Fazla Bilgi
Yıldızlararası uzayda yüzden fazla farklı molekül tespit edildi. Bu çalışmada gökbilimciler karbon monoksit (CO), siyano radikali (CN), etinil radikali (CCH), hidrojen siyanür (HCN), formil katyonu (HCO+), hidrojen izosiyanür (HNC), karbon monosülfit moleküllerini tanımladılar. (CS), su (H2O), hidronyum iyonu (H3O+), nitrik oksit (NO), diazenilyum (N)2H+), metilidin radikali (CH) ve siklopropeniliden (cC3H2). Bunlardan birkaçı (CH, CCH, cC3H2N2H+ ve H3O+) daha önce hiç bu kadar uzak mesafelerde görülmemişti.
Çalışmadaki iki galaksinin katalog numaraları var APM 08279+5255 Ve NCv1.143. Önceki çalışmalar, ışıklarının o kadar uzakta olduklarını ve yaklaşık 13 milyar yıldır bize doğru ilerlediğini göstermişti; bu da sırasıyla 3,911 ve 3,565 kırmızıya kaymaya karşılık geliyordu. Kırmızıya kayma, evrenin genişlemesinin, uzak galaksilerden gelen ışığı radyo teleskoplarıyla gözlemlenebilecek daha uzun dalga boylarına uzatması anlamına gelir.
Uzaklıklarına rağmen galaksiler radyo dalga boylarında parlak bir şekilde parlıyor. Sinyalleri, ışığın yolu boyunca uzanan diğer galaksi kümeleri sayesinde güçlendiriliyor; bu etki, kütleçekimsel merceklenme olarak biliniyor. Galaksilerden biri olan APM 08279+5255 de bir kuasardır; süper kütleli bir kara deliğin etrafında dönen malzeme nedeniyle merkezi radyo dalgalarından X ışınlarına kadar parlak bir şekilde parıldayan bir galaksidir. NCv1.143 aynı zamanda merkezi bir kara delik de içerebilir.
Referans: Chentao Yang, Alain Omont, Sergio Martín, Thomas G. Bisbas, Pierre Cox, Alexandre Beelen, Eduardo González-Alfonso, Raphaël Gavazzi tarafından yazılan “SUNRISE: Geniş bant spektral çizgi araştırmalarıyla ortaya çıkan yüksek kırmızıya kaymalı tozlu galaksilerin zengin moleküler envanteri” , Susanne Aalto, Paola Andreani, Cecilia Ceccarelli, Yu Gao, Mark Gorski, Michel Guélin, Hai Fu, RJ Ivison, Kirsten K. Knudsen, Matthew Lehnert, Hugo Messias, Sebastien Muller, Roberto Neri, Dominik Riechers, Paul van der Werf ve Zhi-Yu Zhang, 14 Aralık 2023, Astronomi ve Astrofizik.
DOI: 10.1051/0004-6361/202347610
Araştırma grubu hakkında daha fazla bilgi:
Ekip şu kişilerden oluşuyor: Chentao Yang (Chalmers Teknoloji Üniversitesi, İsveç), Alain Omont (CNRS ve Sorbonne Üniversitesi, Fransa), Sergio Martín (ESO ve Ortak ALMA Gözlemevi, Şili), Thomas G. Bisbas (Zhejiang Laboratuvarı, Çin) , Pierre Cox (CNRS ve Sorbonne Üniversitesi, Fransa), Alexandre Beelen (Aix Marsilya Üniversitesi, Fransa), Eduardo González-Alfonso (Universidad de Alcalá, İspanya), Raphaël Gavazzi (Aix Marsilya Üniversitesi), Susanne Aalto (Chalmers Teknoloji Üniversitesi) , Paola Andreani (ESO), Cecilia Ceccarelli (Université Grenoble Alpes, CNRS), Yu Gao (Xiamen Üniversitesi, Çin), Mark Gorski (Chalmers Teknoloji Üniversitesi), Michel Guélin (IRAM, Fransa), Hai Fu (Iowa ÜniversitesiABD), Rob J. Ivison (ESO, Macquarie Üniversitesi, Dublin IAS, Edinburgh Üniversitesi), Kirsten K. Knudsen (Chalmers Teknoloji Üniversitesi), Matthew Lehnert (Lyon Araştırma Merkezi, CRAL, Fransa), Hugo Messias (ESO ve Ortak ALMA Gözlemevi), Sebastien Muller (Chalmers Teknoloji Üniversitesi), Roberto Neri (IRAM), Dominik Riechers (Universität zu Köln), Paul van der Werf (Leiden Üniversitesi, Hollanda) ve Zhi-Yu Zhang (Nanjing Üniversitesi, Çin).
NOEMA hakkında daha fazla bilgi:
NOEMA, Kuzey Genişletilmiş Milimetre Dizisi, Fransız Alpleri’ndeki Plateau de Bure’de deniz seviyesinden 2500 metre yüksekte bulunan ve IRAM tarafından işletilen Kuzey Yarımküre’nin en güçlü milimetre gözlemevidir. 12 ayrı 15 metrelik anten dizisinden oluşur. Gözlemler sırasında antenler, interferometri adı verilen bir teknik kullanılarak tek bir teleskop gibi çalışır.