‘Uzun zaman önce ölmüşler.’
Teleskoplar zaman makineleridir. Gökbilimciler de onları kullanarak evrende oluşmuş ilk yıldızları bulmaya çalışıyor. Popülasyon III yıldızlar olarak bilinen bu ilk yıldız nesilleri, bugün bildiğimiz evrenin şekillenmesi bakımından büyük önem taşıyordu.
Kozmosun ilk günlerinde, henüz evreni aydınlatacak hiçbir yıldız yoktu. “Karanlık çağlar” olarak bilinen ve büyük patlamanın birkaç yüz bin yıl sonrasına tekabül eden bu zamanda, sadece en hafif elementler (çoğunlukla hidrojen ve helyum) oluşmuş ve karanlık, soğuk bir pus halinde henüz bebeklik dönemindeki evrene dağılmıştı.
Ardından gelen yüzlerce milyon yılın bir noktasında, bu hidrojen ve helyum pusundan ilk yıldızlar bir araya gelmiş ve evreni aydınlatıp ilk galaksilerde toplanmışlardı. Bu dönem (ilk yıldızların doğum zamanından, büyük patlamadan yaklaşık bir milyar yıl sonraki zamana kadar) yeniden iyonlaşma dönemi şeklinde biliniyor.
Los Angeles – California Üniversitesinde (UCLA) çalışan gökbilimci William Lake, “Sadece hidrojen ve helyumla dolu karanlık bir Evren’den günümüzdeki galaksilere, yıldızlara, gezegenlere ve metallere doğru olan bu geçiş, süper temel bir nitelik taşıyor” diyor. Popülasyon III yıldızları ilk yıldızlar olduğundan, evrenin temelini atan bu değişimlere yön vererek “galaksimizdeki yıldızların oluştuğu koşulları ve elementsel bollukları meydana getirdiler” diyor Lake.
Popülasyon III yıldızların bu ilk nesilleri, Güneş’imiz gibi yıldızlara hiç benzemiyordu çünkü milyarlarca yıl önce doğdukları zaman evrenin koşulları tamamen farklıydı. Günümüzdeki yıldızlar genelde karbon, nitrojen, oksijen ve demirin de içinde bulunduğu ve daha ağır olan çeşitli elementler içeriyor; ancak bu şeylerin hiçbiri Popülasyon III yıldızlar doğduğunda yoktu. Daha ağır elementler, yıldızların çekirdeklerindeki yoğun kozmik fırınlarda henüz oluşmamıştı.
Popülasyon III yıldızlarının atmosferlerinde bu ek elementler olmadığından, kuvvetli yıldız rüzgarları da yoktu ve “bu yıldızlar günümüzdeki yıldızlardan ortalama olarak daha ağır hale gelmişlerdi” diyor Lake. “Bu durum ayrıca kısa ömürleriyle sıcak ve parlak oldukları anlamına da geliyor. Dolayısıyla bu tür yıldızları günümüzde etrafta görmüyoruz; uzun zaman önce ölmüşler.” Popülasyon III yıldızları öldüğünde, bu süreçte bazı metaller de ürettiklerinden evrene gelecek nesiller için bu elementlerden vereceklerdi.
Peki yıldızların milyarlarca yıl önce ölmüş atalarını nasıl inceleyebiliriz? Işığın sınırlı hızı sayesinde, kozmosun uzak kısımlarından bize ulaşması zaman alıyor. Böylece teleskoplar aslında bir tür “geçmişe bakma” makinesi haline geliyorlar: Uzaktaki cisimler, ışık uzun yolculuğuna ilk başladığında oldukları şekliyle görünüyor. Dört ışık yılı uzaktaki bir yıldızı (en yakın komşumuz Proxima Centauri gibi) sanki dört yıl önceki halindeymiş gibi görüyoruz. 12 milyar ışık yılı uzaktaki bir yıldızı ise sanki 12 milyar yıl öncesindeymiş (yeniden iyonlaşma dönemi civarında) gibi görürüz. Ancak bu gözlemi yapmak çok daha zor. Aslında o kadar zor ki; gerçekte henüz bir Popülasyon III yıldızı görmüş değiliz.
Gözlemlemenin bu kadar zor olmasının bir sebebi de uzak evrendeki her şeyin çok kırmızı olması. Uzay zamanın dokusu gerildikçe, bize gelen ışık dalgalarını da esnetiyor ve onları kızılötesine ve hatta elektromanyetik tayfın mikrodalga kısmına doğru kaydırıyor. Bu durum, bahsettiğimiz bu ilk yıldız ve galaksileri belirleyebilmek amacıyla kızılötesinde bakmak için özel bir teleskoba ihtiyacımız olacağı anlamına geliyor. Gökbilimciler ise bu amaç için yapılan şimdiye kadarki en büyük, en iyi teleskop türüne sahip: NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu‘na (JWUT).
JWUT, evrenin en başına kadar ulaşamıyor ancak epey uzağa gidebiliyor; yeniden iyonlaşma döneminde, evrenin başlangıcından sadece bir milyar yıl sonrasına kadar. Popülasyon III yıldızları o zamanlar tümüyle hayatta olsa bile daha “normal” yıldızlar olan, Popülasyon II şeklinde bilinen sonraki neslin arasında gizlenmeye başlamışlar. Üstelik, böylesine uzak yıldızları görmenin bir zorluğu daha var: Bizden uzak olan herhangi bir cisim, bizim görüş açımızdan mutlak derecede ufak ve inanılmaz ölçüde soluk olur.
Sonuç olarak, bir Popülasyon III yıldızı görebilmemiz oldukça ihtimal dışı ancak gökbilimcilerin, bu yakalanması zor ilk yıldızların kanıtlarını nasıl bulacaklarına dair hâlâ bazı fikirleri var. JWUT ile beraber evrenin kendisinden gelecek bir miktar ilave büyütmeye bel bağlamayı umuyorlar; yani ışığın uzaydaki ağır cisimlerin etrafında büküldüğü kütleçekim merceklenmesine. Fakat bu yaklaşım biraz şans gerektiriyor. Herhangi bir yöne doğrultabildiğimiz bir teleskobun aksine; uzak bir yıldızın kütleçekimsel merceklenmesi için kontrol edemediğimiz birçok dev cismin astronomik uzaklıklarda tesadüfen hizalanması gerekiyor. Yani istediğimiz zaman kütleçekim merceklenmesi yapamıyoruz, bunu evrenin sağlaması gerekiyor.
Ayrıca bize daha yakın olan, evren tarihinin bir milyar yıl kadar sonrasındaki bu yıldızları belirlemek için bazı fırsatlar da var. Fakat etrafta başka pek çok modern yıldızın olması, bunu biraz samanlıkta iğne aramaya dönüştürüyor. Yine de gökbilimcilerin nereye bakacaklarına dair bazı ipuçları var. UCLA’da çalışan gökbilimci Sahil Hegde şöyle açıklıyor: “Bazı sanal canlandırmalarda büyük galaksilerin eteklerine doğru akan ilkel gazların, Pop III yıldız oluşumunu tetikleyebileceği bulunmuş.” Bakılacak bir diğer yer ise yıldız oluşturmayı bir süre önce durduran ve bu yüzden Popülasyon III iğnelerini arama yolunda daha az saman içerebilecek cüce galaksiler. Hegde şöyle ekliyor: “Prensipte Popülasyon III’lerin tohumladığı ikili kara deliklerin kütleçekimsel dalga arkaplanını da arayabilirsiniz fakat bunun için Einstein teleskobu gibi yeni nesil kütleçekimsel dalga rasathaneleri gerekir.”
Gökbilimciler JWUT ile şimdiye kadar bir tane muhtemel Popülasyon III yıldızı adayı tespit etti. Earendel olarak bilinen bu yıldız, büyük patlamadan sonraki bir milyar yıldan kalma ve sadece kütleçekimsel merceklenmeyle görülebiliyor. Fakat gökbilimciler gerçekten ilk nesil yıldızlardan bulduklarını söylemeden önce hâlâ yapılacak çok şey var; “Earendel’in Popülasyon III olduğuna yönelik henüz kesin bir kanıt bulunmuş değil” diyor Hegde. JWUT elbette aramaya devam edecek ve önümüzdeki yıllarda nihayet bir ata yıldızı net olarak göreceğiz belki de. Bu olduğunda, tıpkı kozmosun ilk zamanlarını aydınlattıkları gibi bizim de yeniden iyonlaşmaya yönelik bilgi birikimimizi aydınlatacaklar.
Yazar: Briley Lewis/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
