Webb uzun süredir devam eden bir galaksi modelini doğruladı

Belki de gökbilimcilerin sahip olduğu en büyük araç, zamanda geriye bakma yeteneğidir. Yıldız ışığının bize ulaşması zaman aldığından gökbilimciler uzak galaksilerin ışığını yakalayarak evrenin tarihini gözlemleyebilirler.

James Webb Uzay Teleskobu (JWST) gibi gözlemevlerinin bu kadar kullanışlı olmasının nedeni budur. Bununla galaksilerin nasıl oluştuğunu ve geliştiğini ayrıntılı olarak inceleyebiliriz. Yakın zamanda yapılan bir çalışmanın gösterdiği gibi, artık gözlemlerimizin uzun süredir devam eden galaktik modelleri doğrulamamıza olanak sağladığı noktadayız.

Bu özel model galaksilerin kimyasal olarak nasıl zenginleştiğiyle ilgilidir. Erken evrende çoğunlukla sadece hidrojen ve helyum vardı, dolayısıyla ilk yıldızlar gezegeni olmayan devasa yaratıklardı. Çabucak öldüler ve daha karmaşık yıldızların ve gezegenlerin oluşabileceği daha ağır elementler kustular.

Her nesil, karışıma daha fazla öğe ekler. Peki bir galaksi mavi süper devlerden kırmızı cücelere kadar çeşitli yıldızları beslerken, hangi yıldızlar kimyasal zenginleşmede en büyük rolü oynuyor?

Bir model, bunların en büyük yıldızlar olduğunu savunuyor. Bu mantıklı çünkü dev yıldızlar öldüklerinde süpernova olarak patlıyorlar. Zenginleştirilmiş dış katmanlarını uzayın derinliklerine fırlatarak, malzemenin yeni yıldızların oluşabileceği büyük moleküler bulutların içine karışmasını sağlıyorlar. Ancak yaklaşık 20 yıl önce başka bir model, daha küçük, güneşe daha çok benzeyen yıldızların daha büyük bir rol oynadığını savundu.

Güneş gibi yıldızlar güçlü patlamalarda ölmezler. Bundan milyarlarca yıl sonra Güneş şişip kırmızı dev bir yıldıza dönüşecek. Yanmayı sürdürmek için umutsuz bir girişimde bulunan güneş benzeri bir yıldızın çekirdeği, helyumu eritmek için önemli ölçüde ısınır ve dağınık dış katmanları şişer.

Hertzsprung-Russell diyagramında asimptotik dev dal (AGB) yıldızları olarak bilinirler. Her AGB yıldızı yıldızlararası uzaya daha az madde atıyor olsa da dev yıldızlardan çok daha yaygındırlar. Dolayısıyla model, AGB yıldızlarının galaksilerin zenginleşmesinde daha büyük bir rol oynadığını öne sürüyor.

Her iki modelin de güçlü yönleri var ancak AGB modelini dev yıldız modeline göre kanıtlamak zor olacaktır. Milyarlarca ışıkyılı uzaklıktaki galaksilerdeki süpernovaları gözlemlemek kolaydır. AGB yıldızlarında pek öyle değil. JWST sayesinde artık AGB modelini test edebiliyoruz.

JWST’yi kullanarak, çalışmaşurada yayınlandı Doğa Astronomiüç genç gökadanın spektrumlarına baktı. Webb’in NIRSpec kamerası yüksek çözünürlüklü kızılötesi spektrumları yakalayabildiğinden, ekip yalnızca belirli elementlerin varlığını değil aynı zamanda göreceli bolluğunu da görebiliyordu.

AGB kalıntılarında yaygın olan güçlü karbon ve oksijen bantlarının varlığının yanı sıra vanadyum ve zirkonyum gibi daha nadir elementlerin de varlığını buldular. Hepsi birlikte ele alındığında bu, termal olarak titreşen AGB’ler veya TP-AGB’ler olarak bilinen bir tür AGB yıldızına işaret ediyor.

Birçok kırmızı dev yıldız, yaşamlarının sonunda bir atım aşamasına girer. Sıcak çekirdek dış katmanları şişirir, nesneler biraz soğur ve yerçekimi yıldızı biraz sıkıştırır, bu da çekirdeği ısıtır ve tüm süreç yeniden başlar. Bu çalışma, TP-AGB’lerin galaksileri zenginleştirmede özellikle etkili olduğunu ve dolayısıyla 20 yıllık modeli doğruladığını gösteriyor.