eso1708tr — Bilim Bülteni

Fosil Yıldıztozu İlk Yıldızları Aydınlatıyor

ALMA ile gözlenen en uzak nesne

08 Mart 2017

Gökbilimciler Evren henüz şimdiki yaşının yüzde dördünde iken, ortaya çıkan bir gökada içerisindeki çok büyük kütleli ışıldayan yıldız-tozunu tespit etmek üzere ALMA’yı kullandılar. Oluşumundan kısa bir süre sonra gözlenen bu gökada toz gözlemi yapılan uzak nesne konumuna sahip oldu. Gözlemlerde ayrıca Evren’de gözlenen en uzak oksijen tespiti de yapılmış oldu. Elde edilen sonuçlar ilk yıldızların doğumu ve ölümleri hakkında yeni bakış açıları sağlıyor.

Londra Üniversitesi’nden Nicolas Laporte liderliğindeki uluslararası bir gökbilimciler ekibi Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi’ni (ALMA) kullanarak, teleskop dizgesi ile şimdiye kadar gözlemmiş olan en uzak ve en genç gökada olan A2744_YD4’ü gözledi. Bu genç gökadanın yıldızlar-arası toz bakımından zengin olması ekip için sürpriz oldu — tozun önceki nesil yıldızların ölümüyle oluştuğu biliniyor.

ESO’nun Çok Büyük Teleskopu üzerindeki X-shooter aygıtı ile yapılan takip gözlemleri A2744_YD4’ün uzaklığını doğruladı. Gökadanın, Evren’in henüz 600 milyon yıl yaşındayken, yani ilk yıldızların ve gökadaların oluştuğu sırada, ortaya çıktığı görülüyor [1].

A2744_YD4 ALMA ile şimdiye kadar gözlenmiş sadece en uzak gökada değil,” diyor Nicolas Laporte, “içerisinde bu kadar çok toz barındırıyor olması ilk süpernovaların bu gökadayı çoktan kirletmiş olduğunu da gösteriyor.

Kozmik toz büyüklüğü yaklaşık olarak santimetrenin milyonda biri kadar olan ve temel olarak silikon, karbon ve aliminyumdan oluşan tanecikler şeklindedir. Bu taneciklerdeki kimyasal elementler yıldızlarda oluşarak, öldüklerinde tüm uzaya dağılmaktadır. En dikkat çekici olanları ise kısa ömürlü büyük kütleli yıldızların yaşamlarının sonunda gerçekleşen süpernova patlamalarıdır. Günümüzde bu şekilde evrene dağılmış olan çok miktarda toz bulunmaktadır ve bunlar yıldızların, gezegenlerin ve karmaşık moleküllerin oluşumu için temel yapıtaşlarıdır; ancak Evren’in erken dönemlerinde — ilk nesil yıldızlar ölmeden önce — nadir olarak bulunuyordu.

Tozlu gökada A2744_YD4’ün gözlemleri arka kısmında yer alan büyük kütleli Abell 2744 gökada kümesinin varlığı sayesinde mümkün oldu [2]. Kütleçekimsel mercekleme adı verilen bir olgu sayesinde dev bir kozmik “teleskop” gibi davranan küme, daha uzakta yer alan A2744_YD4’ü yaklaşık 1.8 kat büyük hale getirerek ekibin Evren’in erken dönemlerinde daha da öteye bakmalarını sağlamış oldu.

ALMA gözlemleri ayrıca A2744_YD4 tarafından yayılan iyonlaşmış oksijene dair tespitler de gerçekleştirdi. Bu Evren’de şimdiye kadar tespit edilen en uzak ve en erken oksijen tespiti oldu, ve ALMA ile 2016’da yapılan bir başka ölçümü geride bıraktı.

Evren’in erken dönemlerinde tespit edilen toz ilk süpernovaların ne zaman gerçekleştikleri hakkında yeni bilgiler sağlayarak ilk yıldızların oluşum zamanlarına işaret ediyor. “Kozmik şafak” denilen bu zamanın tespit edilmesi modern gökbilimin en önemli konularından biri olup, ilk oluşan yıldızlar-arası tozun araştırılmasıyla dolaylı olarak ortaya çıkarılmaktadır.

Ekibe göre A2744_YD4 Güneş’imizin 6 milyon katı kadar toz içeriyor, gökadanın toplam yıldızsal kütlesinin ise — tüm yıldızlarının kütlesi — yaklaşık 2 milyar Güneş kütlesinde olduğu hesaplanıyor. Ekip ayrıca A2744_YD4 içindeki yıldız oluşum oranını da ölçümledi ve yılda yaklaşık 30 güneş kütlesinde yıldız oluştuğunu buldu — Samanyolu’nda ise bu oran yılda sadece bir güneş kütlesindedir [3].

Bu oran böylesine uzak bir gökada için şaşırtıcı değil, ancak A2744_YD4 içindeki tozun çabucak nasılca oluştuğuna dair ışık tutuyor,” diyor çalışmanın eş-yazarı Richard Ellis (ESO ve Londra Üniversitesi). “Dikkat çekici biçimde, gereken zaman sadece 200 milyon yıl — demek ki bu gökadayı oluşumundan çok kısa bir süre sonrasında görüyoruz.

Bunun anlamı, kayda değer ölçüde yıldız oluşumu gökadanın görülmeye başlandığı dönemden ortalama 200 milyon yıl önce başlamış. ALMA için büyük fırsat burada ortaya çıkıyor, ilk yıldızların ve gökadaların şimdiye kadar ilk oluştuğu dönemi incelemek. Güneşimizi, gezegenlerini ve varlığımızı ortaya çıkaran — 13 milyar yıl sonra — şey bu ilk nesil yıldızların kendisi. Bunların oluşumunu, yaşamlarını ve ölümlerini araştırırken, aslında kendi kökenlerimizi araştırıyoruz.

ALMA sayesinde bu erken dönemlere ait daha fazla gökadanın derin ve yoğun gözlemlerini yapabilmek oldukça umut verici,” diyor Ellis.

Laporte son olarak şunları aktarıyor: “Bu türün gelecekteki gözlemleri ilk yıldızların oluşumlarına kadar uzanabileceği gibi Evren’in ilk zamanlarındaki ağır elementlerin ortaya çıkmasına kadar bile uzanabilir.

Notlar

[1] Bu zaman ölçeği kırmızıya kayma değeril olarak z=8.38’e eşittir, yani yeniden-iyonlaşma dönemi.

[2] Abell 2744 büyük kütleli bir nesne olup, yaklaşık 3.5 milyar ışık-yılı uzaklıktadır (kırmızıya kayma oranı 0.308), ve daha küçük dört gökada kümesinin çarpışması sonucu oluştuğu düşünülmektedir. Takma adı ise Pandora’nın Kümesi olup, yaklaşık 350 milyon yıl önce gerçekleşen dev çarpışma sonrasında birçok ilginç ve farklı olgulara ev sahipliği yapmıştır. Kümenin kütle olarak sadece yüzde beşini gökadalar oluştururken, yüzde yetmiş-beşlik kısmından ise arka fondaki gökadalardan gelen ışığın şiddetini arttırarak bükülmesine yol açan karanlık madde, ve geriye kalan kütleden ise sıcak gaz formundaki madde sorumludur.

[3] Bu oranın anlamı her yıl oluşan yıldızların toplam kütlesi Güneş’in kütlesinin 20 katı kadardır.

Daha fazla bilgi

Bu araştırma Laporte ve arkadaşlarınca kaleme alınan “Dust in the Reionization Era: ALMA Observations of a z =8.38 Gravitationally-Lensed Galaxy” başlıklı bir makale olarak The Astrophysical Journal Letters adlı dergide yayımlanmak üzere sunulmuştur.

Araştırma ekibinde N. Laporte (University College London, BK), R. S. Ellis (University College London, UK; ESO, Garching, Almanya), F. Boone (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), Toulouse, Fransa), F. E. Bauer (Pontificia Universidad Católica de Chile, Instituto de Astrofísica, Santiago, Şili), D. Quénard (Queen Mary University of London, London, BK), G. Roberts-Borsani (University College London, BK), R. Pelló (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), Toulouse, Fransa), I. Pérez-Fournon (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, İspanya; Universidad de La Laguna, Tenerife, İspanya), ve A. Streblyanska (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, İspanya; Universidad de La Laguna, Tenerife, İspanya) yer almaktadır.

Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) uluslar-arası bir gökbilim tesisidir ve Şili Cumhuriyeti ile işbirliğinde bir ESO, ABD Ulusal Bilim Vakfı (NSF) ve Japonya Doğa Bilimleri Ulusal Enstitüleri (NINS) ortaklığıdır. ALMA Avrupa'da Üye Ülkeler adına ESO tarafından, NSF ile Kanada Ulusal Araştırma Vakfı (NRC) tarafından, Tayvan Ulusal Bilim Konseyi (NSC) ve Tayvan Sinica Akademisi (AS) tarafından, NINS ve Kore Gökbilim ve Uzay Bilimleri Enstitüsü (KASI) işbirliği ile finanse edilmektedir.

ALMA'nın yapımı ve işletilmesi Avrupa kısmında Üye Ülkeler adına ESO tarafından, Kuzey Amerika kısmında Üniversiteler Birliği Kuruluşu (AUI) tarafından yönetilen Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (NRAO) tarafından, Doğu Asya kısmında Japonya Ulusal Gökbilim Gözlemevi (NAOJ) tarafından yürütülmektedir. Birleşik ALMA Gözlemevi (JAO), birleştirilmiş liderliği ve ALMA'nın oluşturulması, idaresi ve işletilmesinin yönetimini sağlamaktadır.

Avrupa Güney Gözlemevi ESO, Avrupa'daki en önemli hükümetler-arası gökbilim kuruluşudur ve dünyanın en üretken gökbilim gözlemevidir. 16 ülke tarafından desteklenmektedir: Avusturya, Belçika, Brezilya, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Finlandiya, Almanya, İtalya, Hollanda, Polonya, Portekiz, İspanya, İsveç, İsviçre ve İngiltere. Tasarıma, inşaya ve önemli bilimsel keşiflere olanak sağlayan güçlü yer tabanlı gözlem faaliyetlerine odaklanan iddialı bir program yürütmektedir. ESO ayrıca gökbilim araştırmalarında teşvik edici ve düzenleyici bir dayanışma konusunda öncü bir rol oynamaktadır. ESO Şili'nin Atacama Çölü bölgesinde benzeri olmayan üç adet birinci sınıf gözlem yerleşkesi işletmektedir: La Silla, Paranal ve Chajnantor. ESO Paranal'da dünyanın en gelişmiş optik gökbilim gözlemevi olan Çok Büyük Teleskop'u (Very Large Telescope), ve iki tarama teleskopu işletmektedir. Kırmızı ötesi gözlem teleskopu VISTA dünyanın en büyük tarama teleskopudur ve VLT tarama teleskopu (VST) ise sadece görünür ışıkta gökyüzünü taramak için tasarlanan dünyanın en büyük teleskopudur. ESO var olan en büyük gökbilim projesi ve devrimsel gökbilim teleskopu ALMA'nın ana ortağıdır. ESO şu anda Paranal civarındaki Cerro Armazones’te 39-metre çaplı "gökyüzünü izleyen dünyanın en büyük gözü" olacak Avrupa Aşırı Büyük Teleskopu, E-ELT'yi inşa etmektedir.

ESO Basın Bültenlerinin çevirileri ESO Bilim Toplum Ağı’nda (ESON) bulunan ESO üyesi ve diğer ülkelerdeki bilim toplum uzmanları ve bilim iletişimcileri tarafından gerçekleştirilmektedir. ESON Türkiye çeviri ekibinde Ankara Üniversitesi (Ankara), Çağ Üniversitesi (Mersin), Başkent Üniversitesi (Ankara), İstanbul Üniversitesi (İstanbul), İzmir Yüksek Teknoloji Üniversitesi (İzmir) ve Max Planck Yer-Ötesi Fiziği Enstitüsü’nden (Almanya) uzman kişiler yer almaktadır.

Bağlantılar

İletişim

Arif Solmaz
Çağ Üniversitesi - Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi
Mersin, Türkiye
Tel: +90 324 651 48 00 (1250)
Cep: +90 538 614 29 38
E-posta: arif.solmaz@gmail.com

Nicolas Laporte
University College London
United Kingdom
Tel: +44 2 035 495 802
Cep: +44 7452 807 591
E-posta: n.laporte@ucl.ac.uk

Richard Ellis
ESO
Garching bei München, Germany
Tel: +44 7885 403334
Cep: +49 151 629 56829
E-posta: rellis@eso.org

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cep: +49 151 1537 3591
E-posta: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Bu bir ESO Basın Bülteni çevirisidir eso1708.

Bülten Hakkında

Bülten No.:eso1708tr
Adı:A2744_YD4
Tür:Early Universe : Galaxy
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2017ApJ...837L..21L

Görüntüler

Artist’s impression of the remote dusty galaxy A2744_YD4
Artist’s impression of the remote dusty galaxy A2744_YD4
sadece İngilizce
ALMA and Hubble Space Telescope views of the distant dusty galaxy A2744_YD4
ALMA and Hubble Space Telescope views of the distant dusty galaxy A2744_YD4
sadece İngilizce

Videolar

ESOcast 99 Light: ALMA Sheds Light on the First Stars (4K UHD)
ESOcast 99 Light: ALMA Sheds Light on the First Stars (4K UHD)
sadece İngilizce
Artist’s impression of dust formation by supernovae in A2744_YD4
Artist’s impression of dust formation by supernovae in A2744_YD4
sadece İngilizce
Zooming in on the young dusty galaxy A2744_YD4
Zooming in on the young dusty galaxy A2744_YD4
sadece İngilizce

Ayrıca görüntüleyin...