Yakınımızdaki Cüce Galaksilerde Eksik Oksijen Vaka Tespit Edildi: Hubble

NASA‘ya ait Hubble Uzay Teleskopu, kozmik komşulukta çözülmemiş bir gizemi ortaya çıkardı. Pazartesi günü The Astrophysical Journal’da yayımlanan makalede, araştırmacılar Hubble’ı kullanarak 37 yakın gökadasını inceledi — birkaç bin ile yüz milyonlar arasında yıldız içeren küçük gökadalar — ve beklediklerinden çok daha fazla oksijenin eksik olduğunu tespit etti.

Simülasyonlar, ağır elementlerin daha geniş bir kümesini işaretleyen bir gösterg olan oksijenin bu gökadalarda önemli ölçüde daha fazla bulunması gerektiğini öngörüyor. Peki bu oksijen nereye gitti?

“Oksijen, gökadaların içinde bulunan yıldızlar tarafından üretilir. Oksijenin geçmişte bir noktada gökadaların içinde olması gerektiğini biliyoruz, dolayısıyla oksijenin dışarı fırlatılmış olması gerekir,” dedi ortak araştırmacı Utah Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü öğretim görevlisi Grace Telford. “Bunu yapmak için, malzemenin ana gökadanın dışarısına ve gökadalar arası boşluğa itilmesi için kütles yıldızlardan ve süpernovalardan enerji gerekir.”

Süpernovaların fırlattığı gökadalı rüzgarların, yeni çalışma göre, düşük kütleli gökadalardan oksijeni uzaklaştırmada mevcut modellerin öngördüğünden daha etkili olduğu görülüyor. Bulgular, gökadalın yıldızların ürettiği oksijenin ancak küçük bir kısmını tutabildiğini gösteriyor.

NASA ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen Oksijeni Rüzgarlar Kaybeden Gökadalar (GLOW) projesinde bilim insanları, oksijenin yıldızların içinde, yıldızlar arası gazda ve gökadalar arası boşlukta nasıl dağıldığını anlamak için oksijeni izledi. Peki, gökadadaki tüm elementler arasında neden oksijen çalışılıyor?

Hydrojen ve helyenden sonra en yaygın element olan oksijen, nispeten kolay tespit edilip ölçülebilir ve üretimi iyi anlaşılan bir elementtir — bu da kimyasal elementlerin bir gökada içinde nasıl dağıldığına dair güvenilir bir gösterg oluyor.

“Bu yüzden oksijeni seçmemizin asıl nedeni pratik sebepler. Dedi. Kristen Wingfield McQuinn, GLOW’un baş araştırmacısı ve Baltimore, Maryland’deki Space Telescope Science Institute’ta yeni fırlatılan, panoramik Nancy Grace Roman Uzay Teleskopu’nun Görev İşlemleri Merkezi şefi. Aynı zamanda New Brunswick, New Jersey’deki Rutgers Üniversitesi’nde doçent.

“Oksijen, yıldızlar tarafından oluşturulan başlıca elementlerden biri. Ne kadar oksijen üretildiğini ve ardından bunun galaksilerin içine ve dışına ne kadar dağıtıldığını izlemek, galaksi evrimini anlamamıza yardımcı oluyor. Dedi McQuinn. “Ayrıca galaksilerin galaksiler arası alanı, yani galaksilerarası ortamı nerede ve ne kadar zenginleştirdiğini öğrenmemize de yardımcı oluyor.”

Çalışma, yıldız nüfuslarını çözmek ve yıldız oluşumu tarihçelerini ve bileşimlerini belirlemek için Hubble’dan alınan arşiv optik görüntüleme verilerini kullandı. NASA’ın emekli Spitzer Uzay Teleskopu’nun yanı sıra karadan işletilen Very Large Array ve Australian Telescope Compact Array’dan alınan verilerle birlikte araştırmacılar, yıldızlar tarafından üretilen oksijen atomlarını izlemek için 37 yakın cüze galaksini analiz etti.

Ekip, oksijenin galaksilerdeki yıldızlar, gaz ve toz arasında nasıl dağıtıldığını anlamak istiyordu. Bu cüze galaksileri, kütlelerinin simülasyonların ve teorisinin, oksijenlerinin giderek artan bir kısmının süpernovalar patlamalarıyla galaksilerden atılacağını öngördüğü aralığa düşmesi nedeniyle seçildi. Bu 37 galaksi, Hubble’ın bireysel yıldızlarını çözebileceği kadar yeterince yakın. Oysa bilinen cüze galaksilerinin büyük çoğunluğu için böyle bir durum söz konusu değil; bu tür çalışmalar için çok uzaklardalar.

Astronomlar zaten galaksilerin oksijenin ve diğer ağır elementlerin büyük bir kısmını attığını tahmin ediyordu; açık soruysa bu metallerin nereye gittiğiydi. 2014 yılından bir önceki çalışma, bu soruyu Samanyolu benzeri, yıldız üreten galaksiler için ele aldı ve bu galaksilerin oksijenlerinin büyük bir kısmını kaybettiğini, bunlardan bazılarının ise galaksilerin disklerinin dışında onları saran yaygın gaz hâllerinde, yani galaksidışı ortamda bulunduğunu buldu.

GLOW çalışmasında McQuinn ve ekibi, bu araştırmayı geniş bir kütle ve ortam yelpazesindeki kütlesiz galaksilere genişletti. Önceki ekipler, cüce galaksilerin galaktik ortamındaki oksijeni ölçmüş olsa da, eksik oksijenin büyük bölümünün gerçekten bu bölgede olup olmadığı ya da tamamen galaksinin çevresinden uzaklaştırılmış olup olmadığı hâlâ belirsiz.

Gelecekte McQuinn, yakın evrendeki daha da kütlesiz galaksileri çalışmayı umuyor. Roman Uzay Teleskopu’nu kullanarak bu soluk ve küçük sistemleri gökyüzünün geniş bir alanında tespit etmek için onaylı bir programa sahip. Bu galaksileri belirledikten sonra, McQuinn Hubble ve NASA’ın James Webb Uzay Teleskopu’nu kullanarak yıldızlarına dair daha derin gözlemler yapmayı umuyor. Bu sayede galaksilerin geçmişini yeniden inşa edebilir ve yıldız oluşumunun kozmik zaman içinde nasıl işlediğini anlayabilir.

Telford’un gelecekteki çalışmaları, Hubble’ı oksijeni üreten ve onu kendi ana galaksilerinden uzaklaştiran bireysel, kütlesiz yıldızlara odaklanarak kullanmayı içeriyor. Bu küçük galaksilerdeki kütlesiz yıldızların nasıl farklılaştığını karakterize etmek için yakın GLOW hedeflerinin bir kısmını kullanarak son derece detaylı gözlemler yapıyor.

Hubble Uzay Teleskopu, üçünci on yılını aşan bir çalışma süresine sahip ve evrene dair temel anlayışımızı şekillendiren çığır açıcı keşiflere devam ediyor. Hubble, NASA ile ESA (Avrupa Uzay Ajansı) arasında uluslararası bir işbirliği projesidir. Gözlem ve görev operasyonları, Maryland’deki Greenbelt’teki NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi tarafından yönetiliyor. Denver merkezli Lockheed Martin Space, Goddard’daki görev operasyonlarını da destekliyor. Baltimore’daki ve Astronomide Araştırma için Üniversiteler Birliği tarafından işletilen Space Telescope Science Institute, NASA için Hubble bilim operasyonlarını yürütüyor.