Küresel kümelerin kökeninde süper kütleli yıldızlar için olası ilk kanıt

Küresel kümeler, evrendeki en büyük ve en eski yıldız kümeleridir. 1 milyona kadar yıldız içerebilirler. Aynı zamanda doğan bu yıldızların kimyasal bileşimi, başka hiçbir yıldız popülasyonunda bulunmayan anormallikler gösteriyor. Bu özgüllüğü açıklamak astronominin en büyük zorluklarından biridir.

Cenevre ve Barselona Üniversiteleri ile Institut d’Astrophysique de Paris’ten (CNRS ve Sorbonne Üniversitesi) süper kütleli yıldızların kökende olabileceğini hayal ettikten sonra, küresel yıldızlardaki varlıklarını kanıtlayan ilk kimyasal izi keşfettiklerine inanıyorlar. Büyük Patlama’dan yaklaşık 440 milyon yıl sonra doğan proto-kümeler. James Webb Uzay Teleskobu tarafından yapılan gözlemler sayesinde elde edilen bu sonuçlar dergide yayınlandı. Astronomi ve Astrofizik.

Küresel kümeler, bir düzine ila yüz ışıkyılı arasında değişen bir yarıçapa sahip, bir küre içinde dağılmış çok yoğun yıldız gruplarıdır. 1 milyona kadar yıldız içerebilirler ve her tür galakside bulunurlar. Bizimki yaklaşık 180 tanesine ev sahipliği yapıyor. En büyük gizemlerinden biri yıldızlarının bileşimi: neden bu kadar çeşitli? Örneğin, oksijen, nitrojen, sodyum ve alüminyumun oranı bir yıldızdan diğerine değişir. Ancak hepsi aynı anda, aynı gaz bulutunun içinde doğmuşlardır. Astrofizikçiler “bolluk anomalileri”nden söz ederler.

Kısa ömürlü canavarlar

Cenevre (UNIGE) ve Barselona üniversitelerinden ve Institut d’Astrophysique de Paris’ten (CNRS ve Sorbonne Üniversitesi) bir ekip, bu fenomenin açıklamasında yeni bir ilerleme kaydetti. 2018 yılında, süper kütleli yıldızların bu kümelerin oluşumu sırasında orijinal gaz bulutunu “kirleterek” yıldızlarını heterojen bir şekilde kimyasal elementlerle zenginleştireceklerine göre teorik bir model geliştirmişti.

UNIGE Fen Fakültesi Astronomi Bölümü’nde tam zamanlı profesör olan Corinne Charbonnel, “Bugün, James Webb Uzay Teleskobu tarafından toplanan veriler sayesinde, bu olağanüstü yıldızların varlığına dair ilk ipucunu bulduğumuza inanıyoruz” diye açıklıyor. ve çalışmanın ilk yazarı.

Bu göksel canavarlar, güneşten 5.000 ila 10.000 kat daha büyük ve merkezlerinde (75 milyon °C) beş kat daha sıcaktır. Ancak varlıklarını kanıtlamak karmaşıktır. ICREA profesörü Mark Gieles, “Küresel kümeler 10 ila 13 milyar yıl arasındayken, süper yıldızların maksimum ömrü iki milyon yıldır. Barselona Üniversitesi ve çalışmanın ortak yazarı.

ışık tarafından ortaya

James Webb teleskopunun çok güçlü kızılötesi görüşü sayesinde, ortak yazarlar hipotezlerini destekleyebildiler. Uydu, evrenimizde bugüne kadar bilinen en uzak ve en genç galaksilerden birinin yaydığı ışığı yakaladı. Yaklaşık 13,3 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan GN-z11, yalnızca birkaç on milyon yaşında. Astronomide, kozmik nesnelerin ışık spektrumunun analizi, özelliklerinin belirlenmesinde kilit bir unsurdur. Burada, bu galaksinin yaydığı ışık iki değerli bilgi sağladı.

UNIGE Fen Fakültesi Astronomi Bölümü’nde doçent ve çalışmanın ortak yazarı Daniel Schaerer, “Çok yüksek oranlarda nitrojen ve çok yüksek yoğunlukta yıldız içerdiği tespit edildi” diyor.

Bu, bu galakside birkaç küresel kümenin oluştuğunu ve bunların hala aktif bir süper kütleli yıldız barındırdığını gösteriyor. “Azotun güçlü varlığı, yalnızca hidrojenin aşırı yüksek sıcaklıklarda yanmasıyla açıklanabilir; bu, ekibimizdeki bir yüksek lisans öğrencisi olan Laura Ramirez-Galeano’nun modellerinin gösterdiği gibi, yalnızca süper kütleli yıldızların çekirdeğinin ulaşabileceği sıcaklıklardır.” Corinne Charbonnel.

Bu yeni sonuçlar uluslararası takımın modelini güçlendiriyor. Şu anda küresel kümelerdeki bolluk anormalliklerini açıklayabilen tek kişi. Bilim adamları için bir sonraki adım, bu modelin geçerliliğini James Webb verilerini kullanarak uzak galaksilerde oluşan diğer küresel kümeler üzerinde test etmek olacak.