Samanyolu Galaksisi’nin tarihi ve evrimini daha iyi anlamak isteyen gökbilimciler, galaksimizin önemli bir bölümünü meydana getiren gaz ve metallerin bileşimini inceliyorlar. Bu bileşimde öne çıkan üç element bulunuyor: Galaksimizin dışarısından gelen ilk gazlar, galaksimizdeki yıldızlar arasında bulunan (kimyasal elementler ile zenginleşmiş) gazlar ve bu gazda bulunan metallerin yoğunlaşmasıyla oluşan tozlar. Şimdiye kadarki kuramsal modellerde, bu üç elementin Samanyolu boyunca homojen şekilde karıştığı ve Güneş’in atmosferine benzer bir kimyasal zenginleşme seviyesine (bkz: Güneş metalikliği) ulaştığı düşünülmüş. Cenevre Üniversitesi’nde çalışan bir gökbilimci takımı ise iki gün önce yayımlanan makalelerinde, bu gazların daha önce sanıldığı kadar fazla karışmadığını gösteriyor. Bu durum, galaksilerin evrimine yönelik mevcut anlayışta güçlü bir etki oluşturuyor. Bunun sonucunda, Samanyolu’nun evrimine ilişkin yürütülen canlandırmaların değiştirilmesi gerekiyor. Araştırmacıların elde ettiği sonuçlar, Nature bülteninden okunabilir.
Bir yıldız koleksiyonundan oluşan galaksiler, çoğunlukla hidrojen ve biraz da helyumdan meydana gelen galaksiler arası gazın yoğunlaşmasıyla oluşuyor. Bu gaz, galaksilerde bulunan gazdan farklı olarak metal içermiyor. Gökbilimde helyumdan ağır olan bütün kimyasal elementler, gaz halindeki atomlar olmalarına karşın toplu şekilde “metal” olarak adlandırılıyor. Cenevre Üniversitesi Fen Bilimleri Fakültesi Gökbilim Bölümü’nde çalışan ve yeni makalenin birinci yazarı olan Profesör Annalisa De Cia şöyle aktarıyor: “Galaksiler dışarıdan gelen, kendilerini yenileyen ve yeni yıldızların oluşmasına imkan tanıyan ‘bakir’ gazı yakıt olarak kullanıyor.” Bunun yanısıra yıldızlar, kendilerini meydana getiren hidrojeni ömürleri boyunca yakıyor ve çekirdek sentezi yoluyla başka elementler oluşturuyorlar. Ömrünün sonuna ulaşan bir yıldız patladığında, ürettiği demir, çinko, karbon ve silikon gibi metalleri dışarı atıyor ve bu elementleri galaksideki gaza aktarıyor. Bu atomlar daha sonra, özellikle de galaksinin daha soğuk, daha yoğun kısımlarında yoğunlaşarak toz halini alıyor. “Başlangıçta, 10 milyar yıl önce Samanyolu Galaksisi oluştuğunda hiç metal içermiyormuş. Ardından ise yıldızlar, ürettikleri metallerle ortamı yavaş yavaş zenginleştirmiş” diye devam ediyor Cia. Bu gazın içindeki metallerin miktarı Güneş’te bulunan seviyeye ulaştığında, gökbilimciler Güneş metalliğinden bahsediyor.
Dolayısıyla Samanyolu Galaksisi’ni meydana getiren bu ortam; yıldızların ürettiği metalleri, bu metallerden oluşan toz parçacıklarını ve ayrıca galaksinin dışından gelip düzenli olarak giriş yapan gazları bir araya getiriyor. Paris – Sorbonne Üniversitesi Astrofizik Enstitüsü’nde çalışan araştırmacı Patrick Petitjean şöyle aktarıyor: “Şimdiye kadarki kuramsal modellerde, bu üç elementin galaksimizin her yerinde karışıp Güneş’teki bileşimlere ulaştığı, yıldızların çok daha fazla bulunduğu merkez bölgesindeki metallikte ise hafif bir artış olduğu düşünülmüştü. Biz de bu durumu, Hubble Uzay Teleskobu’nda yer alan morötesi bir tayfölçer yardımıyla detaylı şekilde gözlemlemek istedik.”
Tayf ölçümü, yıldızlardan gelen ışığın tek tek renk ya da frekanslarına ayrılmasını sağlıyor; bir nevi prizmada veya gökkuşağında olduğu gibi. Gökbilimciler özellikle, ayrışan bu ışıktaki emilim hatlarıyla ilgileniyor: “Bir yıldızı gözlemlediğimizde yıldız ile bizim aramızdaki gazı meydana getiren metaller, ışığın çok küçük bir kısmını kendine özgü şekilde ve belli bir frekansta emiyor. Bu durum, metallerin mevcudiyetini belirlememizin yanında bu metallerin hangisi olduğunu ve ne kadar bol bulunduğunu söylememizi de sağlıyor” diye devam ediyor.
Toplam metalikliğin gözlenmesi için geliştirilen yeni yöntem
Bir araştırma takımı, Şili’deki Hubble ve Çok Büyük Teleskop’u (VLT) kullanarak 25 yıldızın atmosferini 25 saat boyunca gözlemlemiş. Sorun? Bu tayfograflardaki tozlar, metal içerse bile işe yaramıyor. Bu sebeple Annalisa De Cia’nın takımı, yeni bir gözlem yöntemi geliştirmiş. “Yöntemde demir, çinko, titanyum, silikon ve oksijen gibi çeşitli elementlerin eş zamanlı olarak gözlenmesiyle gaz ve tozun toplam bileşimi hesaba katılıyor” diye açıklıyor araştırmacı. “Sonrasında ise bu tozda yer alan metallerin miktarını takip ederek, bunu önceki gözlemler ile belirlenen miktara ekleyip toplama ulaşıyoruz.”
Bu çift gözlem yöntemi sayesinde gökbilimciler, Samanyolu Galaksisi’ndeki ortamın homojen olmamasının yanısıra; incelen alanların bazılarının Güneş’in sadece %10’u kadar metallik sergilediğini keşfetmişler. Cenevre Üniversitesi Gökbilim Bölümü’nde çalışan araştırmacı Jens-Kristian Krogager, “Bu keşif, galaksilerin oluşum ve evrimine yönelik kuramsal modellerin tasarımında anahtar bir role sahip” diyor. “Bugünden itibaren çözünürlüğü yükselterek canlandırmaları geliştirmemiz ve bu sayede, Samanyolu Galaksisi’ndeki farklı konumlara ait metallik oranlarındaki bu değişimleri dahil etmemiz gerekiyor.”
Araştırmanın sonuçları, özellikle kendimizinki olmak üzere galaksilerin evrimini anlamamızda büyük bir etki yaratacak. Aslında metaller yıldızların, kozmik tozun, moleküllerin ve gezegenlerin oluşumunda temel bir rol oynuyor. Artık yeni yıldız ve gezegenlerin, günümüzde çok farklı bileşimlere sahip gazlardan oluşabileceğini biliyoruz.
Kaynak: Cenevre Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
