Cüce galaksiler yıldız üretmek için 10 milyon yıllık sessiz dönemi kullanıyor

Yıldızlarla dolu devasa galaksilere baktığınızda, onların parlak gaz topları üreten yıldız fabrikaları olduğunu düşünmeniz affedilebilir. Fakat gerçekte, daha az gelişmiş cüce galaksiler, daha yüksek yıldız oluşum oranlarına sahip, daha büyük yıldız fabrikası bölgelerine sahiptir.

Şimdi, Michigan Üniversitesi araştırmacıları bunun altında yatan nedeni keşfettiler: Bu galaksiler, çevrelerini dolduran gazı söndürmede 10 milyon yıllık bir gecikme yaşıyor. Yıldız oluşturan bölgeler gaz ve tozlarını tutabiliyor, bu da daha fazla yıldızın birleşip evrimleşmesine olanak sağlıyor.

Bu nispeten bozulmamış cüce galaksilerde, büyük yıldızlar (güneşimizin kütlesinin yaklaşık 20 ila 200 katı olan yıldızlar) süpernova olarak patlamak yerine kara deliklere çöküyorlar. Ancak Samanyolu gibi daha gelişmiş, kirli galaksilerde patlama olasılıkları daha yüksek ve bu da kolektif bir süper rüzgara neden oluyor. Gaz ve toz galaksiden dışarı fırlıyor ve yıldız oluşumu hızla duruyor.

Onların bulguları: yayınlanan içinde Astrofizik Dergisi.

Araştırmanın ilk yazarı ve lisans araştırmacısı Michelle Jecmen, “Yıldızlar süpernovaya dönüştükçe, metal üretip salarak çevrelerini kirletiyorlar” dedi. “Düşük metaliklikte, yani nispeten kirlenmemiş galaksi ortamlarında, güçlü süper rüzgarların başlangıcında 10 milyon yıllık bir gecikme olduğunu ve bunun da daha yüksek yıldız oluşumuna yol açtığını ileri sürüyoruz.”

UM araştırmacıları, gökbilimci Edwin Hubble’ın galaksileri sınıflandırma şeklini gösteren bir diyagram olan Hubble diyapazonuna işaret ediyor. Diyapazonun sapında en büyük galaksiler vardır. Devasa, yuvarlak ve yıldızlarla dolu bu galaksiler, gazlarının tamamını zaten yıldızlara dönüştürmüş durumda. Diyapazonun dişleri boyunca, kompakt kolları boyunca gaz ve yıldız oluşum bölgelerine sahip sarmal gökadalar bulunur. Diyapazonun dişlerinin ucunda en az gelişmiş, en küçük gökadalar bulunur.

Araştırmanın kıdemli yazarı UM gökbilimcisi Sally Oey, “Fakat bu cüce galaksiler gerçekten tek yıldız oluşturan bölgelere sahipler” dedi. “Bunun neden olduğuna dair bazı fikirler vardı, ancak Michelle’in bulgusu çok güzel bir açıklama sunuyor: Bu galaksiler, gazlarını püskürtmedikleri için yıldız oluşumunu durdurmakta zorlanıyorlar.”

Ayrıca Jecmen, bu 10 milyon yıllık sessizlik döneminin gökbilimcilere Büyük Patlama’nın hemen sonrasındaki kozmik şafağa benzer senaryoları gözlemleme fırsatı sunduğunu söyledi. Bozulmamış cüce galaksilerde gazlar bir araya gelerek radyasyonun kaçabileceği boşluklar oluşturur. Daha önce bilinen bu olguya, UV radyasyonunun çitteki çıtalar arasından kaçtığı “kazık çiti” modeli adı verilmektedir. Gecikme, gazın neden bir araya toplanacak kadar zaman bulduğunu açıklıyor.

Ultraviyole radyasyon önemlidir çünkü hidrojeni iyonize eder; bu süreç de Büyük Patlama’dan hemen sonra meydana geldi ve evrenin opak durumdan şeffaf hale geçmesine neden oldu.

Jecmen, “Ve çok fazla UV radyasyonu içeren, düşük metalikliğe sahip cüce galaksilere bakmak, kozmik şafağa kadar geriye bakmaya benzer” dedi. “Büyük Patlama’ya yakın zamanı anlamak çok ilginç. Bu bilgimizin temelini oluşturuyor. Bu çok uzun zaman önce olmuş bir şey; o kadar büyüleyici ki bugün var olan galaksilerde benzer durumları görebiliyoruz.”

İkinci bir çalışma, yayınlanan içinde Astrofizik Günlük Mektupları ve Oey liderliğindeki ekip, Hubble Uzay Teleskobu’nu kullanarak yaklaşık 10 milyon ışıkyılı uzaklıktaki yakındaki bir cüce galakside bulunan Mrk 71 bölgesine baktı. Ekip, Mrk 71’de Jecmen’in senaryosuna ilişkin gözlemsel kanıtlar buldu. Hubble Uzay Teleskobu ile yeni bir teknik kullanan ekip, üçlü iyonize karbonun ışığına bakan bir filtre seti kullandı.

Oey, çok sayıda süpernova patlamasının yaşandığı daha gelişmiş galaksilerde, bu patlamaların yıldız kümesindeki gazı çok yüksek sıcaklıklara, milyonlarca Kelvin dereceye kadar ısıttığını söyledi. Bu sıcak süper rüzgar genişledikçe gazın geri kalanını yıldız kümelerinden dışarı fırlatır. Ancak yıldızların patlamadığı Mrk 71 gibi düşük metal içerikli ortamlarda, bölgedeki enerji yayılarak uzaklaşıyor. Süper rüzgar oluşturma şansı yok.

Ekibin filtreleri, Mrk 71 boyunca iyonize karbonun dağınık bir parıltısını tespit etti ve bu da enerjinin yayıldığını gösteriyor. Bu nedenle sıcak süper rüzgar yoktur, bunun yerine yoğun gazın çevrede kalmasına izin verilir.

Oey ve Jecmen, çalışmalarının birçok sonucu olduğunu söylüyor.

Oey, “Bulgularımız, şu anda James Webb Uzay Teleskobu tarafından kozmik şafakta görülen galaksilerin özelliklerini açıklamak açısından da önemli olabilir” dedi. “Sanırım hâlâ sonuçları anlama sürecindeyiz.”