İlk galaksilerde metal çıkışları ve zayıf yıldız rüzgârları

İlk galaksilerin nasıl değiştiğini anlamak için hem galaksilerden çıkan gaza hem de yıldızların yaşamları boyunca çevrelerine ne bıraktığına bakmak gerekiyor. İki gözlem bu tablonun farklı parçalarını sorgulatıyor: James Webb Uzay Teleskobu’nun SPURS gözlemleri uzak galaksilerde ağır element taşıyan gazın dışarı hareket ettiğini gösterirken, Hubble’ın TEMPOS taraması metalce fakir yıldızların rüzgârlarının beklenenden zayıf olabileceğini düşündürüyor. TEMPOS’un incelediği yakın yıldızlar, ilk yıldızların doğrudan gözlemleri değil; onları anlamak için kullanılan benzer örnekler.45

Gazın dışarı hareket ettiği nasıl anlaşılıyor?

SPURS’un gözlemlediği, kırmızıya kaymaları 7,2–9,3 olan üç galakside ağır elementlerin farklı iyonlaşma durumlarına ait morötesi soğurma izleri görülüyor. Bu izlerin galaksilere göre maviye kaymış olması, metal taşıyan gazın görüş doğrultumuzda dışarı hareket etmesiyle uyumlu. Ancak bu ölçümler, gazın ne kadar uzağa vardığını veya galaksiler arası uzaya kaçıp kaçmadığını tek başına göstermiyor.

Buradaki “metal”, astronomide hidrojen ve helyumdan ağır elementler için kullanılan ad. Bu elementlerin yayılması, neredeyse tamamen metalsiz gazdan oluşması beklenen Popülasyon III yıldızlarını ararken önemli: Dışarı çıkan gaz yakınlardaki yıldız oluşum bölgelerine ulaştıysa, oradaki saf gaz miktarını azaltmış olabilir. Üç galaksideki bulgular her yerin zenginleştiği anlamına gelmiyor; başka bölgelerde metalsiz gaz cepleri kalmış olabilir.13

Hubble’ın yıldızlarda bulduğu fark ne?

TEMPOS, yakın çevremizdeki metalce fakir altı cüce galakside bulunan 29 büyük kütleli yıldızı Hubble’ın morötesi gözlemleriyle inceledi. Yıldız rüzgârları beklenmedik ölçüde zayıf çıktı. Özellikle ağır element bolluğu Güneş’inkinin yaklaşık onda birinin altına indiğinde, rüzgârların daha yüksek bolluklarda görülen eğilimin basitçe uzatılmasıyla açıklanamayabileceğine dair işaretler var. Bu, henüz kesinleşmiş bir kural değil.4510

Ağır element iyonları, yıldız ışınımının momentumunu atmosfere aktararak gazı dışarı itmeye yardımcı olur. Rüzgâr zayıflarsa yıldız yaşamı boyunca daha az kütle kaybedebilir.3 Öte yandan, düşük metal bolluğuna sahip 11 O tipi yıldızı inceleyen önceki bir çalışma, çok zayıf rüzgârların mevcut eğilimlerin uzantısıyla uyumlu olduğunu bulmuştu. Örneklemleri ve modelleme yöntemlerini karşılaştırmak bu yüzden önemli.15

İlk galaksi modelleri için ne değişebilir?

TEMPOS sonucu daha geniş yıldız topluluklarında da doğrulanırsa, büyük kütleli yıldızların ölümlerinden önce daha fazla kütle koruduğu modellerin yeniden değerlendirilmesi gerekebilir. Bu; son patlamalarına, geride bıraktıkları yoğun kalıntılara ve daha sonra yıldız oluşturabilecek gaza aktardıkları enerji ile maddeye ilişkin tahminleri etkiler.34

Galaksi ölçeğindeki gaz çıkışıyla tek bir yıldızın rüzgârı aynı ölçüm değil. TEMPOS yıldızların nasıl öldüğünü gözlemlemedi; SPURS da galaksilerindeki gaz çıkışlarını hangi süreçlerin başlattığını belirlemedi. Yeni tayf gözlemleri ve modeller zayıf rüzgâr eğilimini sınayabilir. Daha derin JWST gözlemleri ise çok düşük metal bolluğuna sahip adayların Popülasyon III yorumlarını ve erken galaksilerden çıkan metallerin nereye gittiğini araştırabilir.51013