3.900 ışıkyılı uzunluğunda bir hidrojen filamenti

Yaklaşık 13,8 milyar yıl önce evrenimiz, ilk atom altı parçacıkları ve bildiğimiz fizik yasalarını ortaya çıkaran devasa bir patlamayla doğdu. Yaklaşık 370.000 yıl sonra, tüm ağır elementleri oluşturmak için içlerinde hidrojen ve helyumu birleştiren yıldızların yapı taşı olan hidrojen oluştu. Hidrojen evrendeki en yaygın element olmaya devam ederken, yıldızlararası ortamda (ISM) tek tek hidrojen gazı bulutlarını tespit etmek zor olabilir.

Bu, galaksilerin ve kozmosun evrimi hakkında ipuçları sunacak olan yıldız oluşumunun erken evrelerini araştırmayı zorlaştırıyor. Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden (MPIA) gökbilimciler tarafından yönetilen uluslararası bir ekip, yakın zamanda galaksimizde büyük bir atomik hidrojen gazı filamenti fark etti. Maggie adlı bu yapı, yaklaşık 55.000 ışıkyılı uzaklıkta (Samanyolu’nun diğer tarafında) bulunur ve galaksimizde şimdiye kadar gözlemlenen en uzun yapılardan biridir.

Son zamanlarda dergide yer alan bulgularını açıklayan çalışma Astronomi ve Astrofizik, bir Ph.D olan Jonas Syed tarafından yönetildi. MPIA’da öğrenci. Viyana Üniversitesi, Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi (CfA), Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü (MPIFR), Calgary Üniversitesi, Universität Heidelberg, Astrofizik ve Gezegen Bilimi Merkezi’nden araştırmacılar katıldı. Argelander-Institute for Astronomi, Hindistan Bilim Enstitüsü ve NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı (JPL).

Araştırma, New Mexico’daki Karl G. Jansky Çok Büyük Dizisine (VLA) dayanan bir gözlem programı olan Samanyolu’nun (THOR) HI/OH/Rekombinasyon çizgisi araştırması ile elde edilen verilere dayanmaktadır. VLA’nın santimetre dalga radyo çanaklarını kullanan bu proje, moleküler bulut oluşumunu, atomik hidrojenin moleküler hidrojene dönüşümünü, galaksinin manyetik alanını ve ISM ve yıldız oluşumuyla ilgili diğer soruları inceler.

Nihai amaç, en yaygın iki hidrojen izotopunun yeni yıldızlara yükselen yoğun bulutlar oluşturmak için nasıl birleştiğini belirlemektir. İzotoplar, bir proton, bir elektron ve nötron içermeyen atomik hidrojen (H) ve moleküler hidrojen (H) içerir.₂)—veya Deuterium—bir proton, bir nötron ve bir elektrondan oluşur. Sadece ikincisi, sonunda yeni yıldızların ortaya çıktığı soğuk bölgeler geliştirecek olan nispeten kompakt bulutlarda yoğunlaşır.

Atomik hidrojenin moleküler hidrojene nasıl geçiş yaptığı süreci hala büyük ölçüde bilinmiyor, bu da bu olağanüstü uzun filamenti özellikle heyecan verici bir keşif haline getirdi. Bilinen en büyük moleküler gaz bulutları tipik olarak yaklaşık 800 ışıkyılı uzunluğundayken, Maggie 3.900 ışıkyılı uzunluğunda ve 130 ışıkyılı genişliğindedir. Syed’in yakın tarihli bir MPIA basın bülteninde açıkladığı gibi:

“Bu filamentin konumu bu başarıya katkıda bulundu. Oraya nasıl geldiğini henüz tam olarak bilmiyoruz. Ancak filament, Samanyolu düzleminin yaklaşık 1600 ışıkyılı altında uzanıyor. Gözlemler ayrıca hızı belirlememize izin verdi. Bu, filaman boyunca hızların çok az farklı olduğunu göstermemizi sağladı.”

Ekibin analizi, filamentteki maddenin ortalama 54 km/s hıza sahip olduğunu gösterdi.^-1esas olarak Samanyolu diskinin dönüşüne karşı ölçerek belirlediler. Bu, 21 cm’lik bir dalga boyundaki radyasyonun (“hidrojen çizgisi” olarak da bilinir) kozmik arka plana karşı görülebildiği ve yapıyı fark edilebilir hale getirdiği anlamına geliyordu. THOR’un başkanı ve çalışmanın ortak yazarı Henrik Beuther, “Gözlemler ayrıca hidrojen gazının hızını belirlememize de izin verdi” dedi. “Bu, filament boyunca hızların neredeyse hiç farklı olmadığını göstermemize izin verdi.”

Bundan, araştırmacılar Maggie’nin tutarlı bir yapı olduğu sonucuna vardılar. Bu bulgular, Viyana Üniversitesi’nden astrofizikçi ve makalenin ortak yazarı Juan D. Soler tarafından bir yıl önce yapılan gözlemleri doğruladı. Filamenti gözlemlediğinde, onu anavatanı Kolombiya’daki en uzun nehirden sonra adlandırdı: Río Magdalena (Anglicized: Margaret veya “Maggie”). Maggie, Soler’in THOR verileriyle ilgili daha önceki değerlendirmesinde fark edilebilir olsa da, yalnızca mevcut çalışma, bunun tutarlı bir yapı olduğunu şüpheye yer bırakmayacak şekilde kanıtlıyor.

Ekip, daha önce yayınlanmış verilere dayanarak, Maggie’nin kütle fraksiyonu ile yüzde 8 moleküler hidrojen içerdiğini de tahmin etti. Ekip daha yakından incelendiğinde, gazın filament boyunca çeşitli noktalarda birleştiğini fark etti ve bu da onları, hidrojen gazının bu yerlerde büyük bulutlar halinde biriktiği sonucuna varmalarına yol açtı. Ayrıca, atomik gazın bu ortamlarda yavaş yavaş moleküler bir forma yoğunlaşacağını tahmin ediyorlar.

Syed, “Ancak, birçok soru cevapsız kaldı” dedi. Moleküler gazın oranı hakkında bize daha fazla ipucu vereceğini umduğumuz ek veriler şimdiden analiz edilmeyi bekliyor” dedi. Neyse ki, birkaç uzay tabanlı ve yer tabanlı gözlemevi yakında faaliyete geçecek, gelecekte bu filamentleri incelemek için donatılacak teleskoplar. Bunlar arasında James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ve evrenin en erken dönemini (“kozmik şafak”) ve evrenimizdeki ilk yıldızları görmemizi sağlayacak Kilometre Kare Dizisi (SKA) gibi radyo araştırmaları yer alıyor.