Kimyasal haritacılık Samanyolu’nun sarmal kollarını ortaya koyuyor

Austin’deki Texas Üniversitesi’nde astronomi profesörü yardımcısı olan Keith Hawkins, Samanyolu’nun sarmal kollarının daha önce fark edilmeyen bölgelerini belirlemek için kimyasal haritacılık (kimyasal haritalama olarak da bilinir) kullandı. dergisinde yayınlanan araştırması, Royal Astronomical Society’nin Aylık Bildirimlerigalaksimizin şeklini, yapısını ve evrimini anlamada bu öncü tekniğin değerini gösteriyor.

Galaksinin kimyasal haritaları, periyodik tablonun elementlerinin Samanyolu boyunca nasıl dağıldığını gösterir. Gökbilimcilerin, gök cisimlerinin yaydıkları ışık yerine kimyasal bileşimlerine göre konumlarını belirlemelerini sağlar. Kimyasal haritacılık fikri bir süredir ortalıkta dolaşsa da, astronomlar bu teknikten ancak son zamanlarda önemli sonuçlar elde edebildiler. Bu, giderek daha güçlü hale gelen teleskopların devreye girmesi sayesinde oldu.

Hawkins, “Dünyamızın daha iyi haritalarını yaratan ilk kaşifler gibi, şimdi Samanyolu’nun daha iyi ve daha iyi haritalarını oluşturuyoruz” diyor. “Bu haritalar, doğru olduğunu düşündüğümüz, ancak yine de kontrol etmemiz gereken şeyleri ortaya koyuyor.”

Samanyolu’nun sarmal bir gökada olduğunu 1950’lerden beri biliyoruz. Bununla birlikte, kesin şekli, yapısı ve hatta kollarının sayısı devam eden bir araştırma konusu olmuştur. Bunun nedeni, kendi galaksimizin içinde yaşamamız ve onu dışarıdan birinin bakış açısından görecek kadar uzağa seyahat edemememizdir. Hawkins, “Büyük bir şehirde olmak gibi” diye açıklıyor. “Binalara bakabilir ve hangi caddede olduğunuzu görebilirsiniz, ancak üzerinde uçan bir uçağın içinde değilseniz, tüm şehrin nasıl göründüğünü bilmek zor.”

Samanyolu hakkındaki sınırlı görüşümüz, gökbilimcilerin onun hakkında iyi bilgilendirilmiş modeller oluşturmasını engellemedi; veya onun güzel resimlerini çizen sanatçılar. “Ama,” diyor Hawkins, “Ben bu modellerin ve resimlerin gerçekte ne kadar doğru olduğunu öğrenmek ve kimyasal kartografinin Samanyolu’nun sarmal kollarının daha net bir görüntüsünü ortaya çıkarıp çıkaramayacağını görmek istedim.”

Samanyolu Haritası

Samanyolu’nun haritasını çıkarmanın geleneksel bir yolu, genç yıldızların yoğunluklarını belirlemektir. Samanyolu dönerken, sarmal kollarındaki toz ve gaz sıkışarak yeni yıldızların doğmasına neden olur. Yani, bol miktarda genç yıldızın olduğu yerde, bir kol da olduğu tahmin ediliyor.

Gökbilimciler, yaydıkları ışığı tespit ederek genç yıldızların yerini belirleyebilirler. Ancak bazen toz bulutları yıldızları gizleyebilir ve bu da en iyi teleskopların bile ışıklarını gözlemlemesini zorlaştırabilir. Sonuç olarak, Samanyolu’nun kollarının bazı bölgeleri henüz keşfedilmedi.

Kimyasal haritacılık, astronomların eksik parçaları doldurmasına yardımcı olur.

Bunu “metaliklik” adı verilen astronomik bir kavrama dayanarak yapar. Metaliklik, bir yıldızın yüzeyinde bulunan metallerin hidrojene oranını ifade eder. Astronomide, periyodik tablodaki hidrojen veya helyum olmayan herhangi bir elemente “metal” denir. Genç yıldızlar, yaşlı yıldızlardan daha fazla metal içerir ve bu nedenle daha yüksek bir metalliğe sahiptir. Bunun nedeni, evrenimizin tarihinde daha sonra, daha fazla metal varken oluşmuş olmalarıdır.

Büyük Patlama’dan sonra var olan tek element hidrojen, helyum ve birkaç metalin az miktardaki izleriydi. İlk nesil yıldızlar, çekirdeklerinde hidrojen ve helyumu giderek daha karmaşık metaller (yani periyodik tablodaki daha ağır ve daha ağır elementler) haline getirdiler, ta ki sonunda ölene veya patlayana kadar. Ama kaostan hayat doğar. Bu patlamalar, yeni nesil yıldızlar için yapı taşları olarak kullanıldıkları çevrelerine metaller fırlattı.

Yıldız doğum ve yıkım döngüsü tekrarlandıkça, sonraki her yıldız nesli, bir öncekinden daha karmaşık metallerle zenginleştirilir ve ona daha yüksek bir metaliklik verir. Teorik olarak, Samanyolu’nun bol miktarda genç yıldız içeren sarmal kolları, aralarındaki bölgelere göre daha yüksek bir metalliğe sahip olmalıdır.

haritaları karşılaştırma

Hawkins, haritasını oluşturmak için Samanyolu’ndaki metal dağılımını belirledi. Bu verilerin bulunduğu güneşimizin etrafındaki alana odaklandı – 32.600 ışıkyılı kadar bir görüntü. Metal açısından zengin nesnelerin bol olduğu alanların sarmal kollarla ve metal açısından zengin nesnelerin az olduğu alanların kollar arasındaki boşluklarla hizalanması bekleniyordu.

Kendi haritasını Samanyolu’nun aynı bölgesindeki diğer haritalarla karşılaştırdığında, sarmal kollar birbiriyle dizilmiş. Dahası, Hawkins’in haritası sarmal kolları genç yıldızların yaydığı ışıktan ziyade metalikliğe dayalı olarak tanımladığından, daha önce keşfedilmemiş yeni bölgeler ortaya çıktı.

Hawkins, “Büyük bir çıkarım,” diyor, “sarmal kolların metaller açısından gerçekten daha zengin olması. Bu, Samanyolu’nun yapısını ve oluşumunu belirlemede kimyasal kartografinin değerini gösteriyor. Galaksi görüşümüzü tamamen değiştirme potansiyeline sahip.”

Gaia uzay teleskobu galaksimizin çalışmasında devrim yaratıyor

Teleskoplarımız daha güçlü hale geldikçe, kimyasal haritacılık vaadi de artıyor.

Hawkins, araştırması için Büyük Gökyüzü Alanı Çok Nesneli Fiber Spektroskopik Teleskopu (LAMOST) ve Gaia uzay teleskobundan gelen verileri analiz etti. Gaia’dan (Veri Sürümü 3) alınan yeni veriler özellikle bilgilendiriciydi. Bunun nedeni, Gaia’nın Samanyolu’nun kimyasal bileşimi de dahil olmak üzere bugüne kadarki en kesin ve kapsamlı araştırmasını sunmasıdır.

2013 yılında kullanıma sunulduğundan bu yana Gaia, yaklaşık iki milyar nesneyi izledi. Gökbilimciler artık araştırmalarını binlerce nesneden milyarlarca nesneye ve Galaksinin çok daha geniş bir alanına genişletebiliyorlar.

Hawkins, “Gaia’dan elde edilen büyük miktarda veri, şimdi galaktik ölçekte kimyasal haritacılık yapmamıza izin veriyor” diyor. “Milyarlarca yıldızın konumları ve kimyasal yapılarıyla ilgili veriler yakın zamana kadar mevcut değildi.”

Şimdiye kadar Gaia, Samanyolu’nun bugüne kadarki en geniş alanı için kimyasal veriler sağladı. Ancak, bu hala Galaksinin yalnızca yaklaşık yüzde birini oluşturuyor. Gaia gökleri incelemeye devam ettikçe ve yeni teleskoplar devreye girdikçe, gökbilimciler evimiz olan Galaksinin temel özelliklerini anlamak için kimyasal kartografiyi giderek daha fazla kullanabilirler. Bu dersler sırayla diğer galaksilere ve bir bütün olarak evrene uygulanabilir. Hawkins’in açıkladığı gibi, “Bu tamamen yeni bir çağ.”