Erken evrendeki sönmüş galaksiler

Son zamanlarda, erken evrende JWST tarafından keşfedilen devasa, aktif galaksilere büyük ilgi gösterildi. Ancak bu aktif galaksilerin aksine, JWST’nin keşfettiği bazı galaksiler alışılmadık derecede sessizdi ve aktif yıldız oluşumu çok azdı veya hiç yoktu.

Bu şaşırtıcı çünkü erken evrende daha fazla galaksi yoğunluğu vardı, bu da daha fazla etkileşime ve dolayısıyla daha fazla yıldız oluşumuna yol açıyordu. Peki, yıldız oluşumunun bu kadar erken durdurulduğu galaksileri bulmak, gökbilimcilerin bir galaksiyi nasıl öldürecekleri sorusu üzerinde kafa yormasına neden oldu mu?

Bu soru yeni değil. Nispeten yakın olan kozmosta bile yıldız oluşumları genellikle kısa sürede sönen galaksiler bulunur. Önceki araştırmalar galaksilerdeki aktif yıldız oluşumunun dağılımının düzgün olmadığını göstermişti. Aksine, galaksiler ya aktif ya da ölü gibi görünüyor ve arada daha az galaksi var. Bu, bir galaksinin pasif olarak malzemelerin tükenmesi nedeniyle yavaş bir şekilde ölmesinin aksine, yıldız oluşumunu hızla durduran bir mekanizmanın var olduğunu göstermektedir.

Bunun arkasındaki mekanizmaları araştıran gökbilimciler iki ana şüpheliyi değerlendirdiler: aktif galaktik çekirdekler (AGN) ve süpernovalar. Her iki durumda da, bu enerjik olaylar yıldızlararası ortamı ısıtacak ve potansiyel yıldız oluşum bölgelerindeki koşulları yoğunlaşmayacak kadar sıcak hale getirecektir. Gerçekten de, bir bulutsunun çökmesi için gereken yoğunluk (Jet yoğunluğu olarak bilinir), özellikle sıcaklığa karşı hassastır.

Ancak yeni çalışma şuraya gönderildi: arXiv ön baskı sunucusu, evrenin erken dönemlerinde sessizleşen galaksilerin sorumlusunun süpernova olup olmadığını inceliyor. Bu araştırma önceki çalışmalardan farklıdır çünkü yıldız oluşum hızı, zamanla gelişen ve evrene daha fazla ağır element ekleyen kimyasal bileşim de dahil olmak üzere çeşitli faktörlere bağlıdır. Bu nedenle, yakın evrendeki sönmeyi açıklayan önceki çalışmalar erken dönem galaksiler için geçerli olmayabilir.

Süpernovaların sorumlu olup olmadığını test etmek için yazarlar, süpernovaların yerel galaksilere ne kadar enerji pompalayabileceğini araştıran bir model oluşturdular. Bu daha sonra süpernovaların yıldızlararası ortamı enerjinin diğer mekanizmalar aracılığıyla dağıtılabileceğinden daha hızlı ısıtıp ısıtmayacağını belirlemek için JWST tarafından keşfedilen iki sönmüş gökadanın (JADES-GS-z13-0 ve MACS0417-z5BBG) gözlemlenen özellikleriyle karşılaştırıldı.

Araştırma, süpernovaların daha küçük galaksilerde yıldız oluşumunu durdurmada daha etkili olabileceğini gösterdi. Bununla birlikte, her iki gökadanın da düşük kütleli olduğu düşünülürken, keşfedilen iki gökadanın her ikisi de süpernova ısınmasının soğutma mekanizmaları tarafından geride bırakılacak kadar büyüktü. Bu nedenle, bu galaksilerde süpernovaların suçlu olması muhtemel değildir.

Aynı zamanda her iki galakside de aktif bir galaktik çekirdek belirtisi görülmedi ve bu da bu mekanizma hakkında şüphe uyandırdı. Bu nedenle yazarlar, oyunda başka bir mekanizmanın olup olamayacağını düşünüyorlar.

Galaksilerle ilgili önceki çalışmalar, galaksilerin şu anda sessiz olmasına rağmen, her ikisinin de yıldız oluşum oranının önemli ölçüde yüksek olduğu bir yıldız patlaması döneminden geçtiğini göstermiştir. Yazarlar, süpernova eklenmese bile, yıldız oluşumu patlamasından kaynaklanan radyasyon basıncının (ve özellikle bu patlama sırasında yaratılan sıcak, genç yıldızların) gazı ısıtmak için yeterli olacağını öne sürüyorlar. Bu nedenle, erken gökadaların “özellikle patlamalı” doğasının yıldız oluşum hızını engelleyebileceğini öne sürüyorlar.

Ancak bu öneri daha önce de araştırılmıştı. yeni bir çalışma daha ayrıca şuraya da gönderildi: arXiv. Bu çalışma, üç farklı model kullanarak galaksilerin simülasyonlarını oluşturdu. Her birinde yıldız oluşumunu durduracak simülasyonlar üretebildiler. Ancak modeller aynı zamanda etkinin yalnızca geçici olduğunu da gösterdi. Ek olarak, yazarlar aynı iki sönmüş gökadayı incelediler ve en azından JADES-GS-z13-0 için patlama döneminin zamanlamasının modelin beklentileriyle eşleşmediği sonucuna vardılar.

Son olarak, söndürülmüş galaksiler daha erken keşfedildikçe konunun daha fazla araştırılması gerekecektir. Bu, daha fazla örneklerin, sınırlarının nerede olduğunu bulmak için çeşitli söndürme modelleriyle karşılaştırılmasına olanak tanıyacak ve çeşitli mekanizmaların nerede baskın olabileceği konusunda daha iyi sınırlar verecektir.