Samanyolu’nda bulunan antik kümeden yıldızlar

Samanyolu gibi gökadaların, bir dizi birleşme yoluyla, daha küçük gökadaları ve yıldız gruplarını çekerek ve bu yabancı yıldızları kendilerine ait kılarak inşa edildiği düşünülüyor. Bazı durumlarda, birleşmeler, daha önce bağımsız olan cismi Samanyolu’nun yörüngesinde dönen bir yıldız grubu olarak hala tespit edebileceğimiz kadar yakın zamanda gerçekleşti. Ancak zamanla, Samanyolu’ndaki diğer yıldızlarla etkileşimler, kümenin barındırdığı tüm yapıları yavaş yavaş bozacaktır.

Bu nedenle, araştırmacıların, etraftaki en eski yıldızlardan bazılarının küresel bir kümesinin kalıntıları gibi görünen şeyleri bulması şaşırtıcı. Keşif, galaksi inşasının “füzyon yoluyla büyüme” modeliyle tutarlıdır, ancak kütlenin olduğu sürece nasıl bozulmadan kalacağı hakkında soruları gündeme getirmektedir.

Gaia veri madenciliği

Sonuçlar, Avrupa Uzay Ajansı’ndan gelen verilerin analiziyle başladı. Görev GaiaSamanyolu’nun en az üç boyutlu bir haritasını çıkarmayı amaçlayan . Gaia, yaklaşık bir milyar nesneyi düzinelerce kez fotoğrafladı; bu, Samanyolu’nun çekirdeği etrafındaki konumlarını ve hareketlerini tahmin etmek için yeterli. Bu harita, bilim insanlarının, yalnızca fiziksel olarak birbirine yakın olmakla kalmayıp aynı yönde hareket eden bazı yıldız kümeleri olduğu gerçeğine dayanarak galaksimizdeki yapıları tanımlamasına yardımcı oldu.

Bu tür yapılar için Gaia veri madenciliği o kadar faydalıdır ki, onları tanımlayan STREAMFINDER adlı bir yazılım algoritması vardır. Bu program, Samanyolu’nun halesi boyunca birlikte hareket eden bir grup yıldız olan C-19 yıldız akışının keşfedilmesine yol açtı.

Bu yıldız gruplarının gerçekten tek bir grubun parçası olarak başlayıp başlamadığını kontrol etmenin bir yolu, yaşlarını kontrol etmektir. Kümeler genellikle benzer yaştaki yıldızlardan oluşur. Yıldızların aynı anda oluşup oluşmadığını öğrenmenin bir yolu, daha ağır elementlerin içeriğini kontrol etmektir. Big Bang sırasında helyumdan daha ağır çok az element vardı, bu yüzden var olan ağır elementlerin çoğu şimdi daha önceki yıldızlardan geldi. Yıldız, evrenin tarihinde ne kadar geç oluştuysa, yıldızın bu ağır elementleri içerme olasılığı o kadar yüksekti.

(Gökbilimciler, helyumdan daha ağır olan herhangi bir elementi metal olarak adlandırır ve yıldızın ağır element içeriğine bir metal olarak atıfta bulunur. Ancak bu, gökbilimci olmayanların çoğunun kafasını karıştırabilir, bu yüzden bundan kaçınacağız.)

Böylece, yeni çalışmanın arkasındaki gökbilimciler, C-19 akımına ait olduğu düşünülen yıldızlardaki ağır elementlerin seviyelerini ölçtüler. Bir uzuv dışında hepsi tamamen aynıydı, bu da akışın aslında bir grubun yıkıcı kalıntısı olduğunu gösteriyor. Ancak sonuçlar bir sürpriz de içeriyordu: dikkate değer ölçüde düşük miktarda ağır element.

Antik Tarih

Ağır elementleri kaydetmenin tipik yolu, demirin (büyük bir yıldızın yaşamının ancak sonlarında oluşan) hidrojene oranıdır. Hidrojen her zaman evrende en bol bulunan element olmuştur, demir seviyeleri ise zaman içinde yavaş yavaş birikmiştir. Yani demir-hidrojen oranı ne kadar yüksekse, yıldız o kadar yakın zamanda oluştu.

C-19 akışı durumunda, oran çok düşüktü. O kadar düşük ki C-19 yıldızları 3 milyar yıl önce Büyük Patlama’dan sonra veya evren şu anki yaşının sadece dörtte biri kadarken oluştu. Biraz daha erken oluşmuş olmaları mümkündür.

Samanyolu içinde, benzer şekilde düşük ağır element seviyelerine sahip birkaç yüz yıldız tespit edilmiştir. Ancak her yıldızın bu kadar düşük seviyede olduğu hiçbir küme görülmedi. Aslında, bu keşiften önce, Samanyolu’ndaki kümelerin, C-19 akışında görülenlerden daha yüksek seviyelere sahip olan, Dünya ağırlıklı elementler içerdiği düşünülüyordu. Bilinen grupların dağılımına dayanarak, C-19 akışındakilere benzer ağır elementler içeren yaklaşık beş seviye beklememize rağmen bu doğruydu.

Diğer kümelerin olmaması, bu akış gibi erken kümelerin çoğunun zaten o kadar bozuk olduğunu ve Samanyolu yıldızlarının arka planına dönüştüklerini gösteriyor. Bu da neden C-19 akışının olmadığı sorusunu gündeme getiriyor. Akımın galaktik çekirdeğin etrafındaki yörüngesi onu Samanyolu’nun derinliklerine götürdüğü ve onu devre dışı bırakması gereken diğer özelliklerle etkileşime girmesi için birçok fırsat sunduğu için bu özellikle beklenmedik bir durumdur.

Bunu açıklayabilecek bir olasılık, kümenin başlangıçta Samanyolu’na yutulmuş bir cüce gökadanın parçası olarak girmiş olmasıdır. Cüce galaksinin yapısı, düşene ve yıldızları Samanyolu’na dağılana kadar bir dereceye kadar koruma sağlayabilir. Ve eğer doğruysa, C-19 akıntısını oluşturan kütle, o sırada cüce galaksideki yıldızların büyük bir bölümünü içeriyordu.

Nasıl açıklarsak açıklayalım, C-19 akışının varlığı bize evrenin tarihi hakkında bir şeyler anlatır. Araştırmacılar, “C-19’un varlığı tek başına küresel kümelerin, ilk galaktik yapıların toplanacağı düşük mineralli ortamlarda oluşabilmesi gerektiğini kanıtlıyor” sonucuna vardılar.

Doğa, 2022. DOI: 10.1038 / s41586-021-04162-2 (DOI’ler hakkında).