Erken Evren’de Çarpışan Yıldızlar “Devasa Yıldızları” Açıklayabilir: Çalışma

Erken evrendeki kalabalık yıldız kümeleri, dev yıldızlar oluşturmuş, delik delik tohumlamış ve gizemli küçük kırmızı noktaları beslemiş olabilir; bu görüşü Kaliforniya Üniversitesi Los Angeles’lı doktora öğrencisi Claire Williams önderliğinde bir astrofizikçi ekibi ortaya koydu.

Bu sanatçı görüşü, Büyük Patlama‘dan sadece 100 milyon yıl sonra Popülasyon III yıldızlarının bir alanının nasıl görüneceğini gösteriyor. Görsel kaynağı: NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / Spaceengine.

“Küçük kırmızı noktalar astronomide sıcak bir konu. Bu noktaları anlamaya çalışan araştırmacıların çalışmalarını, fili dokunarak betimlemeye çalışan kör insanların öyküsüyle karşılaştırabilirsiniz; her kişi dokunduğu parçaya göre farklı bir betimleme yapar,” dedi Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles astrofizisti Smadar Naoz.

“Araştırmamız bu bakış açılarının birkaçını birbirine bağlıyor ve filin daha fazlasını görmemize yardımcı olabilir.”

Araştırma için yazarlar, yoğun ve yüksek kayma değerine sahip sistemlerdeki yıldız çarpışmalarının yarıçap çözümlü analitik bir modeli oluşturdu.

Bunlar küresel kümelerin ataları, Samanyolu’nun merkezindeki deliğin etrafındaki gibi nükle yıldız kümeleri ve kompakt, kızılımsa LRD’leri içeriyor.

Ekip, gözlemlerden başlamak yerine başlangıç koşullarını yüksek çözünürlüklü kozmolojik simülasyonlardan aldı.

Ardından tahminlerini Monte Carlo simülasyonlarıyla karşılaştırdı ve ana rejimlerde iyi bir uyum buldu.

İçinde delik olmayan kümelerde çarpışmalar yıkıcı çarpışmalardan çok, yumuşak birleşmeler eğilimindedir.

Model, birleşme ürünlerinin dinamik sürtünme yoluyla merkeze çökmesini; burada tekrarlanan çarpışmaların astronomların çok kütlekli yıldız dediği şeyi oluşturabileceğini buldu.

Yaklaşık 100.000 güneş kütlesi kübik parsek değerinin üzerindeki kümeler için, ekip tarafından test edilen neredeyse tüm düşük kütlekli sistemler, 200 güneşten daha ağır bir çok kütlekli yıldız oluşturabilir.

En yoğun durumlarda yıldız 100.000 güneş kütlesini aştı. Böyle bir yıldız, orta kütlekli veya süper kütlekli bir deliğe çökebilir.

“Simülasyonlarımızın belki de en tuhaf sonucu, yıldızların küme içinde tekrar tekrar birleşerek tüm bir kumenin kütlesine eşit kütleye sahip devasa bir yıldız oluşturabilmeleri,” dedi Williams.

“Bu kadar büyük bir yıldız hayatının sonuna ulaştığında, modeller kendine çöküp kütürlü bir kara delik oluşturmak dışında bir seçeneği kalmadığını öne sürüyor.”

“Yakın Evrende yıldızlar arasında çarpışmaların yaygın olduğu yerlerden biri Galaktik Merkezdir.”

“Modelimizde, bu çok kütürlü yıldızlar ara kütürlü kara deliklere dönüştüğünde sistem, kendi galaktik merkezimize benzer hale geliyor; bu, yoğun bir yıldız kumesiyle çevrili bir kara deliktir.”

Astronomlar, modellerini aynı zamanda NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskopu’nun yüksek redshift’te gözlemlediği merceklenmiş yıldız kumeleriyle de karşılaştırdı.

Bunların çoğu yalnızca mütevazı kütürlü çok kütürlü yıldızlar oluştururken, en yoğun olanları 1.000 ile 10.000 güneş kütlesi arasında boyutlanabilir.

Ekip, kütürlü bir kara delikin zaten mevcut olduğu durumda tablonun değiştiğini belirtiyor. Kara deliğin yerçekimi, iç bölgelerdeki yıldızları o kadar hızlandırıyor ki çarpışmalar yıkıcı hale geliyor; yıldızları parçalayıp maddeyi çevreleyen alana saçıyor.

Bu süreç, kara deliğin etrafında LRD’ler için çıkarılan ya da onu aşan yoğunluklarda, son derece yoğun gazı hızlı bir birikimle biriktirebilir.

Gaz, hazır bir yakıt kaynağı olabilir ve LRD’lerin böyle görünmesinin nedenini açıklamaya yardımcı olabilir.

“Yıkıcı çarpışmaların yüksek oranlarının, kütürlü kara deliklerin etrafında son derece yoğun gaz ortamlarını hızlı bir şekilde oluşturabildiğini ve böylece gözlemlenen LRD nüfusunun bir benzerini sağlayabileceğini gösteriyoruz,” araştırmacılar sonuçlandırdı.

Çalışma 26 Ekim’de Astrophysical Journal’de yayımlandı.

Claire E. Williams et al. 2026. A Cosmological Framework for Stellar Collisions at High Redshift in Proto-globular Clusters, Nuclear Star Clusters, and Little Red Dots. ApJ 1012, 1; doi: 10.3847/1538-4357/aea577