Khyati Malhan ve Hans-Walter Rix’in Gaia DR3 veri setinde Shiva ve Shakti’ye ait olduğunu tespit ettiği yıldızların renkli noktalarla gösterildiği Samanyolu galaksisinin görselleştirilmesi. Shiva yıldızları yeşil, Shakti yıldızları ise pembe renkte gösterilmiştir. Bazı bölgelerde yeşil ve pembe işaretlerin tamamen yokluğu, orada Shiva veya Shakti’den yıldızların olmadığı anlamına gelmiyor; çünkü bu çalışma için kullanılan veri seti yalnızca galaksimizdeki belirli bölgeleri kapsıyor. Katkıda bulunanlar: S. Payne-Wardenaar / K. Malhan / MPIA
Gökbilimciler bunlardan ikisinin ne olabileceğini belirlediler Samanyolu“Shakti” ve “Shiva” olarak adlandırılan en eski yapı taşları, 12 ila 13 milyar yıl önce Samanyolu’nun erken bir versiyonuyla birleşen ve galaksimizin başlangıçtaki büyümesine katkıda bulunan iki galaksinin kalıntıları gibi görünüyor. Yeni buluntu, arkeologların günümüzde büyük bir şehre dönüşen ilk yerleşimin izlerini tespit etmelerinin astronomik eşdeğeri. ESA’nın Gaia misyonundan elde edilen yaklaşık 6 milyon yıldıza ait verilerin SDSS araştırmasından elde edilen ölçümlerle birleştirilmesi gerekiyordu. Sonuçlar dergide yayınlandı Astrofizik Dergisi.
Ana galaksimiz Samanyolu’nun erken tarihi, oldukça büyük yapı taşları oluşturan daha küçük galaksilerin birleşmesinden biridir. Şimdi, Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden Khyati Malhan ve Hans-Walter Rix, bugün hâlâ bu şekilde tanınabilen en eski yapı taşlarından ikisinin ne olabileceğini belirlemeyi başardılar: Bizim galaksimizin erken bir versiyonuyla birleşen proto-galaktik parçalar. Samanyolu, 12 ila 13 milyar yıl önce, Evren’deki galaksi oluşum çağının en başında.
Gökbilimcilerin Shakti ve Shiva adını verdiği bileşenler, ESA’nın astrometri uydusu Gaia’dan alınan veriler ile SDSS araştırmasından elde edilen veriler birleştirilerek belirlendi. Gökbilimciler için sonuç, günümüzde büyük bir şehre dönüşen ilk yerleşimin izlerini bulmaya eşdeğerdir.
Diğer galaksilerden gelen yıldızların kökenlerinin izini sürmek
Galaksiler çarpışıp birleştiğinde birçok süreç paralel olarak gerçekleşir. Her galaksi kendi hidrojen gazı deposunu yanında taşır. Çarpışmayla birlikte bu hidrojen gazı bulutlarının istikrarı bozulur ve içeride çok sayıda yeni yıldız oluşur. Elbette gelen galaksilerin de zaten kendi yıldızları var ve bir birleşmede galaksilerden gelen yıldızlar karışacak. Uzun vadede bu tür “birikmiş yıldızlar”, yeni oluşan birleşik galaksideki yıldız popülasyonunun bir kısmını da oluşturacaktır. Birleşme tamamlandıktan sonra, hangi yıldızların hangi öncül galaksiden geldiğini tespit etmek umutsuz görünebilir. Ama aslında yıldızların atalarının izini sürmenin en azından bazı yolları mevcut.
Yardım temel fizikten gelir. Galaksiler çarpıştığında ve yıldız popülasyonları birbirine karıştığında, yıldızların çoğu, oluştukları galaksinin hızı ve yönü ile doğrudan bağlantılı olan çok temel özelliklerini korurlar. Birleşme öncesi aynı galaksideki yıldızlar, hem enerjileri hem de fizikçilerin açısal momentum (yörüngesel hareket veya dönüşle ilişkili momentum) olarak adlandırdıkları şey açısından benzer değerleri paylaşıyor. Bir galaksinin çekim alanında hareket eden yıldızlar için hem enerji hem de açısal momentum korunur; zaman içinde aynı kalırlar. Enerji ve açısal momentum açısından benzer, sıra dışı değerlere sahip büyük yıldız gruplarını arayın; büyük olasılıkla, bir birleşme kalıntısı bulabilirsiniz.
Ek işaretçiler tanımlamaya yardımcı olabilir. Daha yakın zamanda oluşan yıldızlar, uzun zaman önce oluşan yıldızlara göre gökbilimcilerin “metal” dediği daha ağır elementleri içerir. Metal içeriği (“metallik”) ne kadar düşükse, yıldızın muhtemelen o kadar erken oluştuğu düşünülüyor. 13 milyar yıl önce var olan yıldızları tanımlamaya çalışırken, çok düşük metal içeriğine sahip (“metal açısından fakir”) yıldızları aramak gerekir.
Büyük bir veri setinde sanal kazılar
Samanyolu’na katılan yıldızların başka bir galaksinin parçası olduğunu tespit etmek ancak yakın zamanda nispeten mümkün hale geldi. Büyük, yüksek kaliteli veri kümeleri gerektirir ve analiz, aranan nesne sınıfını belirlemek için verilerin akıllı yöntemlerle elenmesini içerir. Bu tür bir veri seti yalnızca birkaç yıldır mevcut. ESA astrometri uydusu Gaia, bu tür büyük veri galaktik arkeolojisi için ideal bir veri seti sağlar. 2013 yılında başlatılan bu sistem, son on yılda, galaksimizdeki neredeyse 1,5 milyar yıldızın konumlarını, konum değişikliklerini ve mesafelerini içeren, doğruluğu giderek artan bir veri seti üretti.
Gaia verileri, galaksimizdeki yıldızların dinamiklerine ilişkin çalışmalarda devrim yarattı ve daha önce bilinmeyen altyapıların keşfedilmesine yol açtı. Buna, galaksimizin 8 ila 11 milyar yıl önce geçirdiği en son büyük birleşmenin kalıntısı olan Gaia Enceladus/Sosis akıntısı da dahildir. Aynı zamanda 2022’de tanımlanan iki yapıyı da içeriyor: Malhan ve meslektaşları tarafından tanımlanan Pontus nehri ve Rix ve meslektaşları tarafından tanımlanan Samanyolu’nun “zavallı yaşlı kalbi”. İkincisi, ilk Samanyolu’nu yaratan ilk birleşmeler sırasında yeni oluşan ve galaksimizin merkez bölgesinde bulunmaya devam eden bir yıldız popülasyonudur.
Shakti ve Shiva’nın izleri
Malhan ve Rix, mevcut araştırmaları için Gaia verilerini Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması’ndan (DR17) elde edilen ayrıntılı yıldız spektrumlarıyla birleştirdi. İkincisi yıldızların kimyasal bileşimi hakkında ayrıntılı bilgi sağlar. Malhan şunları söylüyor: “Metal açısından fakir yıldızların belirli bir aralığı için, yıldızların iki spesifik enerji ve açısal momentum kombinasyonu etrafında toplandığını gözlemledik.”
Bu çizimlerde de görülebilen “zavallı yaşlı kalp”in aksine, benzer düşüncelere sahip iki yıldız grubu, Samanyolu ile birleşen ayrı galaksilerin parçası olan yıldız gruplarıyla tutarlı olarak nispeten büyük açısal momentuma sahipti. Yol. Malhan bu iki yapıya Shakti ve Shiva adını vermiştir; ikincisi Hinduizmin başlıca tanrılarından biridir ve ilki genellikle Shiva’nın eşi olarak tasvir edilen dişi bir kozmik güçtür.
Enerji ve açısal momentum değerlerinin yanı sıra genel olarak “zavallı yaşlı kalp” ile aynı seviyedeki düşük metaliklikleri, Shakti ve Shiva’yı Samanyolu’nun en eski atalarından bazıları için iyi adaylar haline getiriyor. Rix şöyle diyor: “Shakti ve Shiva, Samanyolu’nun ‘zavallı yaşlı kalbine’ eklenen ilk iki şey olabilir ve onun büyük bir galaksiye doğru büyümesini başlatabilir.”
Halihazırda devam eden ya da önümüzdeki birkaç yıl içinde başlaması beklenen bazı araştırmalar, hem spektrumlar (SDSS-V, 4MOST) hem de kesin mesafeler (LSST/Rubin Gözlemevi) gibi ilgili ek veriler vaat ediyor ve gökbilimcilerin bu konuda kesin bir karar vermesini sağlayacak. Shakti ve Shiva’nın gerçekten de galaksimizin en eski tarihöncesine bir bakış olup olmadığı.
Referans: Khyati Malhan ve Hans-Walter Rix tarafından yazılan “Shiva ve Shakti: İç Samanyolu’ndaki Varsayılan Proto-Galaktik Parçalar”, 21 Mart 2024, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad1885