Tozlu galaksilerde yıldızlar patlar – onları her zaman göremeyiz

Görüntü, NASA’nın Spitzer ve Hubble teleskopları tarafından yakalanan galaksi Arp 148’i gösteriyor. Beyaz dairenin içinde özel olarak işlenmiş Spitzer verileri görünür ve toz tarafından gizlenmiş bir süpernovadan gelen kızılötesi ışığı ortaya çıkarır. Bu, yakın tarihli bir makalede ilk kez belgelenen beş gizli süpernovadan biridir. Kredi: NASA/JPL-Caltech

Patlayan yıldızlar heyecan verici ışık gösterileri yaratır. Spitzer gibi kızılötesi teleskoplar puslu ortamı görebilir ve bu patlamaların ne sıklıkla meydana geldiği hakkında daha iyi bir fikir verebilir.

Süpernovaları – büyük yıldızların ölüm sancıları ve evrendeki en parlak ve en güçlü patlamalar arasında – gözden kaçırmanın zor olacağını düşünürdünüz. Ancak evrenin en uzak yerlerinde gözlemlenen bu tür patlamaların sayısı astrofizikçilerin beklentilerinin çok altındadır.

Verileri kullanan yeni çalışma NASAYakın zamanda emekliye ayrılan Spitzer Uzay Teleskobu, daha önce hiç görülmemiş, optik ışıkta tespit edilmemiş beş süpernova keşfini bildirdi. Spitzer, evreni, optik ışığı engelleyen toz bulutlarından geçen kızılötesi ışıkta gördü – gözlerimizin gördüğü ve engellenmemiş süpernovaların en parlak şekilde yaydığı ışık türü.

Gizli süpernovaları aramak için araştırmacılar, 40 tozlu gökadanın Spitzer gözlemlerini incelediler. (Uzayda toz, dumana benzer bir kıvama sahip tane benzeri parçacıklara atıfta bulunur.) Bu galaksilerde bulunan sayıları temel alan çalışma, süpernovaların gerçekten de bilim adamlarının beklediği sıklıkta meydana geldiğini doğrulamaktadır. Bu tahmin, bilim adamlarının yıldızların nasıl evrimleştiğine dair mevcut anlayışına dayanmaktadır. Bunun gibi çalışmalar, bu anlayışın belirli yönlerini güçlendirerek veya meydan okuyarak geliştirmek için gereklidir.

Bu ücretsiz NASA posterini indirin, emekli Spitzer Uzay Teleskobu’nu anıyor. Kredi: NASA/JPL-Caltech

Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nden bir bilim adamı olan Ori Fox, “Spitzer ile elde edilen bu sonuçlar, süpernovaları tespit etmek için uzun süredir güvendiğimiz optik araştırmaların, evrende meydana gelen yıldız patlamalarının yarısı kadarını kaçırdığını gösteriyor” dedi. Baltimore’da. Maryland ve Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimlerinde yayınlanan yeni çalışmanın baş yazarı. “Spitzer ile gördüğümüz süpernova sayısının istatistiksel olarak teorik tahminlerle tutarlı olması çok iyi bir haber.”

“Süpernova paradoksu” – tahmin edilen süpernova sayısı ile optik teleskoplar tarafından gözlemlenen sayı arasındaki tutarsızlık – yakındaki evrende bir sorun değildir. Orada, galaksiler yıldız oluşum hızını yavaşlattı ve genellikle daha az tozlu. Evrenin daha uzak bölgelerinde ise galaksiler daha genç görünür, daha yüksek oranda yıldız üretir ve daha büyük miktarlarda toz içerir. Bu toz, optik ve ultraviyole ışığı emer ve saçar, teleskoplara ulaşmasını engeller. Bu nedenle araştırmacılar, uzun süredir kayıp süpernovaların var olması ve görünmez olması gerektiğine inanıyorlar.

Fox, “Yerel evren, yıldız oluşumunun ilk yıllarından bu yana biraz sakinleştiğinden, tipik optik aramalarla beklenen sayıda süpernova görüyoruz.” Dedi. “Ancak, gözlemlenen süpernova saptama oranı, ilerledikçe azalır ve en tozlu gökadaların baskın olduğu kozmik çağlara geri döner.”

Bu kadar uzak mesafelerde süpernovaları tespit etmek zor olabilir. Fox’un ekibi, gizemli galaktik dünyalarla çevrili, ancak daha az uzak mesafelerde bir süpernova araştırması yapmak için, aydınlık ve ultra parlak kızılötesi galaksiler (sırasıyla LIRG’ler ve ULIRG’ler) olarak bilinen, tozla boğulmuş 40 yerel bir gökada grubu seçti. LIRG’lerdeki ve ULIRG’lerdeki toz, süpernova gibi nesnelerden optik ışığı emer, ancak aynı nesnelerden gelen kızılötesi radyasyonun Spitzer gibi teleskoplar algılayıncaya kadar engellenmeden geçmesine izin verir.

Araştırmacıların önsezisi, daha önce hiç görülmemiş beş süpernova (kızılötesi) ışıkta ortaya çıktığında doğru çıktı. Fox, “Teleskopun bu tozlu galaksilerden ince süpernova sinyalini alabilmesi, Spitzer’in keşif potansiyelinin bir kanıtı” dedi.

Astronomi profesörü olan ortak yazar Alex Filippenko’yu inceleyin Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley. “‘Tüm süpernovalar nereye gitti?’ sorusunun yanıtlanmasına yardımcı oldular. “

Spitzer’in keşfettiği süpernova türleri, Güneş’in kütlesinin en az sekiz katı kütleye sahip dev yıldızları içeren “temel çöküş süpernovaları” olarak bilinir. Yaşlandıkça ve çekirdekleri demirle dolduğunda, büyük yıldızlar artık kendi yerçekimlerine dayanacak kadar enerji üretemezler ve çekirdekleri aniden ve felaketle çöker.

Hızlı buzağılama sırasında oluşan yoğun basınçlar ve sıcaklıklar, nükleer füzyon yoluyla yeni kimyasal elementler oluşturur. Çöken yıldızlar sonunda süper yoğun çekirdeklerinden sekerek kendilerini küçük parçalara ayırır ve bu elementleri uzaya saçarlar. Süpernovalar, çoğu metal gibi “ağır” elementler üretir. Bu elementler, biyolojik organizmaların yanı sıra Dünya gibi kayalık gezegenlerin inşası için gereklidir. Genel olarak süpernova oranları, yıldız oluşum modellerinin ve evrendeki ağır elementlerin oluşumunun önemli bir incelemesidir.

Fox, “Kaç yıldızın oluştuğuna dair bir göstergeniz varsa, kaç tanesinin patlayacağını tahmin edebilirsiniz.” Dedi. “Ya da tam tersine, kaç yıldızın patladığına dair bir göstergeniz varsa, kaç yıldızın oluştuğunu tahmin edebilirsiniz. Bu ilişkiyi anlamak, astrofizikteki birçok çalışma alanı için kritik öneme sahiptir.”

NASA’nın Roman Nancy Grace Uzay Teleskobu ve James Webb Uzay Teleskobu da dahil olmak üzere yeni nesil teleskoplar, Spitzer gibi kızılötesi ışığı algılayacak.

Fox, “Çalışmamız, yıldız oluşum modellerinin süpernova oranlarıyla önceden düşünülenden daha tutarlı olduğunu gösterdi.” Dedi. Spitzer, bu gizli süpernovaları açığa çıkararak Webb ve Roma uzay teleskoplarıyla yeni tür keşiflerin yolunu açtı.

Referans: “Bir Spitzer Uri de Vox, Harish Khandrika, David Rubin, Chadwick Casper, Gary Z Lee, Tamas Szalay, Lee Armos, Alexei V. Filipenko, Michael F. Skrutsky, Lou Strulger ve Schuyler de Van Dyck tarafından tozla gizlenmiş bir süpernova araştırması”, 21 Haziran 2021 ve Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stab1740

Misyon hakkında daha fazla bilgi

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Tahrik Laboratuvarı, misyon operasyonlarını yürüttü ve ajansın Washington’daki Bilim Misyonu Müdürlüğü için Spitzer Uzay Teleskobu görevine komuta etti. Pasadena’daki California Teknoloji Enstitüsü’ndeki Spitzer Bilim Merkezi’nde bilimsel operasyonlar gerçekleştirildi. Uzay aracı operasyonları, Colorado, Littleton’daki Lockheed Martin Space’e dayanıyordu. Veriler, California Institute of Technology’de IPAC’de bulunan Kızılötesi Bilim Arşivinde arşivlenir. Caltech çalışır Jet Tahrik Laboratuvarı NASA’ya.