Kozmik Kıtlığın Sırrı: Evren Bolca Yakıta Sahipken Neden Yeni Yıldız Doğumları Yavaşladı?
Evrende hala bol miktarda hidrojen var, ancak bu yakıtı yeni 330yıldızlara dönüştürme yeteneği zayıflıyor gibi görünüyor.
Evren milyarlarca yıl öncesine göre çok daha az yeni yıldız üretiyor. Geçtiğimiz 4,5 milyar yılda kozmik yıldız oluşum oranı eski seviyesinin yarısından daha azına düştü. Ancak yıldızların oluşması için gereken en önemli bileşenlerden biri çok az bir oranda azaldı.
Çin Bilimler Akademisi’nden (CAS) araştırmacıların liderliğindeki ve Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrümanı (DESI) projesiyle çalışan uluslararası bir ekip, evrendeki nötr atomik hidrojenin evrimini inceledikten sonra bu sonuca ulaştı. Araştırmacılar, son 4,5 milyar yılı kapsayan olağanüstü hassas ölçümler yapmak için Çin’in Beş Yüz Metre Açıklıklı Küresel Radyo Teleskobunu (FAST) kullandılar.
Elde edilen sonuçlar, kozmik yıldız oluşumunun keskin bir şekilde düştüğünü, galaksilerdeki önemli bir gaz rezervuarı olan nötr atomik hidrojenin (HI) ise çok daha az dramatik bir değişim gösterdiğini gösteriyor.
Bulgular 1 Eylül’de Nature Astronomy’de çevrimiçi olarak yayınlandı.
Yıldız Oluşumunun Uzun Süreli Gizemi
Evrenin yıldız oluşturmada neden daha az üretken hale geldiği, galaksilerin nasıl oluştuğu ve geliştiğine ilişkin çalışmaların en önemli sorularından biridir.
Görünüşte basit bir açıklama, galaksilerin yeni yıldızlar yaratmak için gereken soğuk gazı yavaş yavaş tüketmesidir. Eğer ana neden bu olsaydı, yıldız oluşumundaki dramatik düşüşe, Evrenin soğuk gaz arzındaki benzer şekilde keskin bir azalma eşlik etmiş olmalıydı. Ancak gökbilimciler böyle bir düşüş gözlemlemediler.
HI bu süreçte önemli bir rol oynar. Galaksilerde büyük bir soğuk gaz deposu görevi görür ve gazın Evrendeki büyük ölçekli hareketini, bireysel galaksilerin içinde meydana gelen yıldız oluşumuyla birleştirmeye yardımcı olur. Gökbilimciler HI’yı öncelikle son derece zayıf 21 santimetrelik radyo emisyon hattı aracılığıyla tespit ediyor.
Uzak galaksilerden gelen bu sinyali tespit etmek zordur çünkü genellikle arka plan gürültüsünden etkilenir.
Yıllar boyunca bu, büyük bir gözlemsel zorluk yarattı. Derin araştırmalar zayıf sinyalleri tespit edecek kadar hassastı ancak gökyüzünün yalnızca nispeten küçük bölgelerini inceleyebiliyordu. Daha geniş araştırmalar çok daha geniş alanları kapsayabilirdi ancak genellikle bu tür zayıf radyo emisyonlarını ölçmek için gereken hassasiyetten yoksundu. Sonuç olarak gökbilimciler, düşük ila orta düzeyde kırmızıya kayma Evreninde toplam HI miktarının nasıl değiştiğini doğrudan ve güvenilir bir şekilde takip etmekte zorlandılar.
FAST ve DESI’yi birleştirmek
Yeni araştırma, FAST’ın olağanüstü radyo duyarlılığını DESI tarafından toplanan muazzam optik spektroskopik veri seti ile birleştirerek bu sınırlamayı ele aldı.
Ekip, gökyüzünün neredeyse üçte birine yayılmış yaklaşık 2,5 milyon galaksiyi inceledi. Araştırmacılar daha sonra tek tek tespit edilemeyecek kadar zayıf olan birçok radyo sinyalini birleştirmek için HI spektral istifleme tekniğini kullandılar.
Her galaksinin kırmızıya kaymasının hassas ölçümlerini kullanarak, zayıf sinyalleri bir araya getirmeden önce hizaladılar. Bu yaklaşım, ortalama HI sinyalinin çevredeki gürültüden ortaya çıkmasını sağladı ve ekibe kozmik nötr hidrojenin nasıl evrimleştiğine dair alışılmadık derecede ayrıntılı bir resim verdi.
Sonuçlar çarpıcı bir uyumsuzluğu ortaya çıkardı.
Yaklaşık 4,5 milyar yıl önce Evren, bugün görülenin yaklaşık 2,5 katı hızla yıldızyıldız oluşturuyordu. Ancak aynı dönemde nötr atomik hidrojenin yoğunluğu mevcut seviyesinden yalnızca 1,4 kat daha fazlaydı.
Başka bir deyişle, yıldız oluşumu Evrenin HI rezervuarından çok daha hızlı azaldı. Nötr hidrojen kaynağı aynı orana yakın bir oranda kaybolmadı.
Bu durum, yıldız oluşumundaki azalmanın galaksilerin hidrojenlerini hızla tüketmesi sonucu açıklanmasını zorlaştırıyor.
Evren Neden Yıldız Yapmaya Çalışıyor?
Araştırmacılara göre bulgular, temel soruyu “gazın tükenip tükenmediği” yerine “bol miktarda nötr hidrojen rezervine rağmen yıldız oluşturmanın neden giderek zorlaştığı” sorusuna kaydırıyor.
Yıldızlar genellikle doğrudan nötr atomik hidrojenden oluşmazlar. Bunun yerine, çok daha yoğun moleküler gaz bulutlarının içinde doğarlar. HI, büyük ölçekli kozmik gaz kaynağı ile sonuçta yıldız oluşumunu besleyen moleküler hidrojen arasında önemli bir ara pozisyonda bulunur.
Sonuçlar, Evrenin tarihinde daha sonra meydana gelen büyük değişikliklerin, genel HI arzındaki basit bir düşüşten ziyade, gazın baryon döngüsü boyunca nasıl hareket ettiğini içerebileceğini gösteriyor.
Kozmik ağdan gaz akışı zayıfladıkça ve gaz yoğunlukları azaldıkça, galaksiler HI’yı moleküler hidrojene dönüştürmede daha az verimli hale gelebilir. Bu senaryoya göre, yıldızları oluşturmak için gereken moleküler gaz giderek azalsa bile, Evren nispeten istikrarlı bir nötr atomik hidrojen rezervuarını koruyabilir.
Bu, Evren’in giderek daha az sayıda yeni yıldız üretirken nasıl hala büyük miktarlarda potansiyel yıldız oluşturucu malzeme içerebildiğini açıklamaya yardımcı olacaktır.
Kozmik Gaz Döngüsüne Yeni Bir Bakış
Bulguların önemi, Evrendeki toplam hidrojen miktarını ölçmenin ötesine uzanıyor. Galaksilerin içindeki devasa yıldız motorlarının neden yavaş yavaş yavaşladığına dair yeni kanıtlar sağlıyorlar.
Araştırmacılara göre, birleştirilmiş FAST ve DESI gözlemleri, son aşamadaki kozmik gaz döngüsünü, yıldız oluşumundaki uzun vadeli düşüşü ve galaksilerin daha geniş evrimini incelemek için yeni bir ölçüt oluşturuyor.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Webb Teleskobu, Manyetik Kaos İçinde Yıldız Doğumunu Görüntüledi