ALMA, Erken Evren Galaksilerinde Yıldız Oluşumunu Besleyen Nötr Gazın İzini Yakalamayı Başardı.
Neden Önemli?
Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) gözlemleri, Büyük Patlama'dan 700-800 milyon yıl sonrasına ait galaksilerde yıldız oluşum alanlarını izleyen nötr oksijen gazını ([O I] 145 mikrometre çizgisi) doğrudan tespit etti. Bu çalışma, evrenin ilk milyar yılındaki galaksilerin yıldız oluşum süreçlerini ortaya çıkarma yönünde çok önemli bir adım olma özelliği taşıyor.
Gökbilimciler, Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) teleskobunu kullanarak Büyük Patlama’dan yaklaşık 700-800 milyon yıl sonra (z~7 kırmızıya kayma değerinde) var olan galaksilerde yıldız oluşum alanlarını besleyen nötr gazın izini doğrudan tespit etti. Yoshinobu Fudamoto liderliğindeki araştırma ekibi, hedef galaksilerin tamamında [O I] 145 mikrometre (nötr oksijen) emisyon çizgisini başarılı biçimde gözlemledi.
Çalışma, The Astrophysical Journal dergisinde yayımlandı ve erken evrendeki yıldız oluşum bölgelerinin fiziksel koşullarını anlamak adına yeni gözlem penceresi açıyor.
Erken evrendeki galaksilerin yıldız oluşum hızları ile mekanizmaları, astronominin temel araştırma konuları arasında yer alıyor. Genellikle o dönemdeki gaz yapılarını incelemek için iyonize karbon ([C II] 158 mikrometre) emisyonu kullanılıyor. Araştırmacılar bu kez nötr (iyonize olmamış) gaz bölgelerini izleyebilmek amacıyla [O I] 145 mikrometre çizgisine odaklandı. Nötr oksijenin iyonlaşma enerjisi, hidrojeninkine oldukça yakın olduğu için oksijen, yıldızların doğduğu yoğun nötr hidrojen bulutlarıyla beraber bulunuyor.
Elde edilen yüksek sinyal-gürültü oranlı (4 sigmadan büyük) veriler, galaksilerdeki gazın yoğunluk değerlerini ortaya koydu. Yapılan ölçümlere göre nötr gaz yoğunlukları, santimetreküpte 3 bin ile 1 milyon parçacık (10^3.5 - 10^6 cm^-3) arasında değişiyor. Mevcut yoğunluk değerleri, günümüze nispeten daha yakın dönemlerdeki yıldız patlaması (starburst) galaksilerindeki yoğunluklarla uyumlu seyrediyor.
Ancak gözlemler sonucunda uzak ultraviyole (FUV) radyasyon gücünün, hem yerel evrendeki hem de yüksek kırmızıya kaymalı diğer yıldız patlaması galaksilerine kıyasla düşük olduğu belirlendi. Ek olarak araştırma ekibi, daha önceki James Webb Uzay Teleskobu (JWST) verilerinden elde edilen oksijen bolluğu ölçümlerini de kullanarak galaksilerin gaz kütle oranlarını hesapladı. Galaksi kütlelerinin yüzde 30 ila yüzde 80’inin gazdan oluştuğu (fgas ~ 0.3-0.8) hesaplanıyor.
Çalışmada [O I] 145 mikrometre çizgisinin yanı sıra [N II] 205 mikrometre (iyonize azot) çizgisi de arandı. İncelenen galaksilerin çoğunda [N II] emisyonu saptanamadı. Ortaya çıkan tablo, gözlemlenen karbon emisyonunun ([C II]) yüzde 74 ile yüzde 96 arasındaki büyük kısmının iyonize bölgelerden değil, nötr gaz bölgelerinden kaynaklandığını gösteriyor.
Araştırma, erken evrendeki [C II] parlak galaksilerinde nötr oksijen emisyonunun incelendiği ilk pilot çalışma niteliği taşıyor. Ekip, gelecekte yapılacak geniş çaplı [O I] 145 mikrometre taramalarının, evrenin ilk milyar yılındaki galaksilerin yıldız oluşum süreçlerini çok daha net biçimde ortaya çıkaracağını belirtiyor.
Kaynaklar