Galaksilerin bileşiminin daha iyi ölçümlerini yapmak

Dünya ve gökyüzündeki teleskoplardan alınan verileri kullanan bir çalışma, kızılötesinde çalışan astronomları rahatsız eden bir sorunu çözüyor ve James Webb Uzay Teleskobu ve diğer araçlarla evrenin bileşimi hakkında daha iyi gözlemler yapmaya yardımcı olabilir. Çalışma 20 Nisan’da yayınlandı. Doğa Astronomisi.

Davis, California Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nde Profesör Tucker Jones ile birlikte çalışan doktora sonrası araştırmacı Yuguang Chen, “Galaksilerin içindeki gazların bileşimini ölçmeye çalışıyoruz” dedi.

Hidrojen, helyum ve lityum dışındaki çoğu element yıldızların içinde üretilir, bu nedenle daha ağır elementlerin bileşimi ve dağılımı – özellikle oksijenin hidrojene oranı – astronomların uzak bir nesnede kaç tane ve ne tür yıldız oluştuğunu anlamalarına yardımcı olabilir.

Gökbilimciler bir galaksideki oksijeni ölçmek için iki yöntem kullanıyorlar ama ne yazık ki farklı sonuçlar veriyorlar. Chen, ortak bir yöntemin, çarpışmayla uyarılan hatların güçlü bir sinyal verdiğini, ancak sonuçların sıcaklık değişikliklerine duyarlı olduğunun düşünüldüğünü söyledi. İkinci bir yöntem, rekombinasyon çizgileri adı verilen, daha soluk olan ancak sıcaklıktan etkilenmediği düşünülen farklı bir dizi çizgi kullanır.

Rekombinasyon hattı yöntemi, sürekli olarak, çarpışmayla uyarılmış hatlardan elde edilenlerin yaklaşık iki katı ölçümler üretir. Chen, bilim adamlarının tutarsızlığı gaz bulutlarındaki sıcaklık dalgalanmalarına bağladığını, ancak bunun doğrudan kanıtlanmadığını söyledi.

Chen, Jones ve meslektaşları, Dünya’dan yaklaşık 11 milyon ışıkyılı uzaklıktaki cüce gökada Markarian 71’deki oksijen bolluğunu ölçmek için optik ve kızılötesi astronomi kullandılar. Yakın zamanda kullanımdan kaldırılan SOFIA uçan teleskobu ve kullanımdan kaldırılan Herschel Uzay Gözlemevi’nden arşivlenmiş verileri kullanmanın yanı sıra Mauna Kea, Hawaii’deki WM Keck Gözlemevi’nde teleskoplarla gözlemler yaptılar.

SOFIA (Kızılötesi Astronomi için Stratosferik Gözlemevi), bir Boeing 747 uçağına monte edilmiş bir teleskoptu. Uçak, 38.000 ila 45.000 fit arasında uçarak, Dünya atmosferindeki su buharının %99’unun üzerine çıkabilir, bu da derin uzaydan gelen kızılötesi ışığın yer seviyesine ulaşmasını etkili bir şekilde engeller. NASA ve Alman uzay ajansının ortak projesi olan SOFIA, son operasyonel uçuşunu Eylül 2022’de gerçekleştirdi ve şimdi Tucson’da bir müze sergisine yöneliyor.

Adını astronom William ve Caroline Herschel’den alan Herschel Uzay Gözlemevi, Avrupa Uzay Ajansı tarafından işletilen bir kızılötesi uzay teleskopuydu. 2009’dan 2013’e kadar aktifti.

Şaşırtıcı bir sonuç

Bu cihazlardan alınan verilerle Chen ve Jones, sıcaklık dalgalanmalarını düzeltirken Markarian 71’deki oksijen bolluğunu incelediler. Çarpışmayla uyarılan kızılötesi hatlardan elde edilen sonucun, sıcaklığın etkisini ortadan kaldırdıktan sonra bile rekombinasyon hattı yönteminden hala %50 daha az olduğunu buldular.

Chen, “Bu sonuç bizim için çok şaşırtıcı” dedi. Tutarsızlık için bir açıklama üzerinde fikir birliği olmadığını söyledi. Chen, ekibin galaksilerin hangi özelliklerinin bu varyasyonla ilişkili olduğunu anlamak için ek nesnelere bakmayı planladığını söyledi.

2022’de fırlatılan James Webb Uzay Teleskobu’nun hedeflerinden biri, evrenin ilk milyar yılındaki uzak galaksilerin kompozisyonunun kızılötesi gözlemlerini yapmaktır. Yeni sonuçlar, Şili’deki JWST ve Atacama Büyük Milimetre Dizisi ile bu ölçümleri yapmak için bir çerçeve sağlıyor.

Makaledeki diğer ortak yazarlar: Ryan Sanders ve Erin Huntzinger, UC Davis; Dario Fadder, Jessica Sutter ve Robert Minchin, SOFIA Bilim Merkezi, NASA Ames Araştırma Merkezi; Peter Senchyna, Carnegie Bilim Enstitüsü Gözlemevleri, Pasadena; Daniel Stark ve Benjamin Weiner, Steward Gözlemevi, Arizona Üniversitesi; Justin Spilker, Teksas A&M Üniversitesi; ve Guido Roberts-Borsani, UCLA.