bilim kültür dergisi - ilk yıldızların hikayesi yeniden yazıldı
Gök bilimciler, Büyük Patlama’nın sonrasında en yoğun yıldız oluşumunun yaşandığı dönemin, sanıldığından tam bir milyar yıl daha erken başladığını tespit etti.
Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) ile gerçekleştirilen gözlemler evrendeki yıldız doğumunun en hareketli olduğu dönemleri, düşünüldüğünden çok daha önceye taşıdı. Sonuçlar, Nature dergisinin 14 Mart 2013 tarihli sayısında ve Astrofizik Dergisi’nde yayınlandı.
Yıldız doğumlarının en şiddetli patlamalarının Evren’in erken dönemlerinde çok büyük, parlak gökadalarda meydana geldiği düşünülüyor. Bu yıldızlarla dolup taşan gökadalar kozmik gaz ve toz rezervini hızla yeni yıldızlara dönüştüyor. Bu dönüşümlerde, gökadamız Samanyolu gibi gökadalardan yüz kat daha hızlı bir şekilde yıldızlar meydana geliyor. Uzayda daha da öteye, gökadaların ışığının bize milyarlarca yılda ulaştığı yerlere bakarak, gökbilimciler Evren’nin gençliğindeki bu yoğun dönemi gözleyebiliyorlar.
Nature’da yayınlanan makalenin başyazarı, ABD’nin Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nden Joaquin Vieira, “Gökada ne kadar uzaktaysa, zamanda o kadar geçmişe bakılıyor, bu yüzden uzaklıklarını ölçtüğümüz parçaları bir araya getirerek 13.7 milyar yıllık Evrenin tarihindeki farklı aşamalarda yeni yıldız oluşumunun coşkulu zaman ölçeğini elde ediyoruz” ifadesini kullandı.
Uluslararası araştırmacılardan oluşan ekip, bu uzak ve gizemli, yıldızlarla dolup taşan gökadaları ilk kez ABD Ulusal Bilim Vakfı’nın 10-metrelik Güney Kutup Teleskopu (SPT) ile keşfettiler. Ekip daha sonra, keşiflerini ayrıntılı incelemek ve erken Evren’deki yıldız doğumlarını keşfetmek için ALMA’yı kullandı.
Bu uzak, tozlu, yıldız oluşturan gökadaların beklenilenden daha da uzakta olduklarını bulmaları, gökbilimcileri şaşırttı. Bunun anlamı, yaklaşık olarak, bu yıldız oluşumunun coşkulu dönemi 12 milyar yıl önce, Evren’in 2 milyar yaşından biraz daha önce gerçekleşmiş olduğunu gösterdi. Bu veriler, önceki tahminlerin tam bir milyar yıl öncesine işaret etti.
Araştırmacılar, ALMA’yı kullanarak 26 gökadadan gelen üç milimetre dalgaboyu civarındaki ışığı kaydetti. Özel dalgaboylarındaki ışık bu gökadalarda bulunan gaz molekülleri tarafından üretiliyor ve buradan gelen ışığın dalgaboyu, milyarlarca yıl içinde bize ulaşana kadar Evren’in genişlemesi nedeniyle daha da uzun hale geliyor. Bu uzayan dalgaboylarını ölçerek gökbilimciler bu ışığın ne kadar uzaktan geldiğini hesaplayabiliyorlar ve her bir gökadayı evrenin tarihindeki doğru noktaya yerleştirebiliyorlar.
Gökadalara olan uzaklığı ölçen ekibin başında yer alan Almanya’nın Max Planck Radyo Gökbilim Enstitüsü ‘nden Axel Weiss, “ALMA’nın duyarlılığı ve geçmişten yüz kat daha genişlikteki dalgaboyu aralığı gözlemlerimiz, her bir gökada ölçümü için sadece birkaç dakikada yapmamızı sağladı... Önceden, bu tür bir gözlem hem görünür-ışık hem de radyo teleskoplardan alınan verilen birleştirildiği zahmetli bir süreç gerektiriyordu” dedi.
Bu durumların çoğunda, ALMA gözlemleri tek başına uzaklığı belirleyebildi, ancak birkaç gökada için ekip ALMA gözlem verilerini Atacama Pathfinder Deneyi (APEX) ve ESO’nun Çok Büyük Teleskopu ile alınan gözlemlerle birleştirdi.
Gökbilimciler gözlemlerini ALMA’nın 66 antenden oluşan tüm dizgesinden sadece 16 antenlik bir kısmını kullanarak gerçekleştirdi. Gözlemler sırasında Şili’nin Ant dağlarındaki uzak Chajnantor Platosu’nda 5000 metre yükseklikte teleskop halen inşa halindeydi.
Şimdilik gökbilimciler parlak olan gökadaları hedeflediler. Gözlemlerinde doğanın da yardımını aldılar: kütleçekimsel merceklenmeyi kullandılar. Bu yöntem, Einstein’in genel görelilik teorisinin tahmin ettiği bir etki, uzak bir gökadadan gelen ışık daha öndekinin kütleçekim etkisi tarafından mercek etkisiyle eğilerek, uzaktaki gökadayı daha parlak hale getiriyor.
Kütleçekimsel merceklenme çalışmasını yönlendiren Kanada’nın McGill Üniversitesi’nden Yashar Hezaveh, “ALMA ile alınan bu güzel görüntüler arka fondaki gökadaların ışıklarının Einstein halkaları olarak bilinen çok yaylar şeklinde büküldüklerini gösteriyor ki bunlar öndeki gökadaları çevreliyor...Evrenin yarısı boyunca kozmik bir teleskop gibi davranarak çok daha uzaktaki gökadaları daha büyük ve parlak gösteren çok miktarda karanlık madde ile çevrili gökadaları kullanıyoruz” dedi.
Avrupa Güney Gözlemevi (ESO) ekibinden Caros De Breuck, “Önceden milimetre-altı bu dalgaboylarında kütleçekimsel olarak merceklenmiş sadece birkaç gökada bulunmuştu, ancak şimdi SPT ve ALMA bunlardan onlarcasını ortaya çıkardı... Bu tür bilimsel çalışmalar daha önce çoğunlukla Hubble Uzay Teleskopu kullanılarak görünür-ışık dalgaboylarında yapılmıştı, ancak sonuçlarımız ALMA’nın bu alanda çok güçlü yeni bir oyuncu olduğunu gösteriyor” ifadesini kullandı.
ABD’nin Arizona Üniversitesi’nden Daniel Marrone ise “Bu, birlikte çalışan dünyanın her yerinden gökbilimcilerin son teknoloji ürünü bir aleti kullanarak harika keşifler yapmalarına güzel bir örnek... ALMA ve yıldızlarla dolup taşan gökadalar için sadece bir başlangıç. Bir sonraki adımımız bu nesneleri daha ayrıntılı bir şekilde çalışarak, neden ve nasıl yıldızları bu kadar şaşılacak derecede çabuk oluşturduklarını çözmek olacak” dedi.