İlk galaksilerde ağır elementler vardı; yıldız rüzgârlarıysa beklenenden zayıf olabilir

İlk galaksileri anlamak için yalnızca yıldızların ne kadar hızlı oluştuğunu değil, gazın nereye gittiğini ve büyük kütleli yıldızların çevrelerini nasıl etkilediğini de bilmek gerekiyor. James Webb Uzay Teleskobu (JWST) uzak galaksilerdeki gaza bakıyor; Hubble’ın TEMPOS taramasıysa erken evrendekine benzer, ağır element bakımından fakir koşullarda bulunan yakındaki yıldızları inceliyor. İkisi birbirini tamamlıyor, ancak aynı olayı doğrudan ölçmüyor. 110

Ağır elementler galaksilerin dışına da ulaşıyordu

Webb’in incelediği üç galaksiyi, Büyük Patlama’dan yaklaşık 520–650 milyon yıl sonraki hâlleriyle görüyoruz. Gazlarında karbon, oksijen ve silisyum gibi ağır elementler bulunması, daha önce oluşmuş yıldızların bu elementleri üretip çevreye dağıttığını gösteriyor. Ağır elementler içeren gazın dışarı doğru hareket ettiğine ilişkin bulgular da erken dönemde bir baryon döngüsünün şekillenmeye başladığına işaret ediyor: Gaz galaksiye girip yıldız oluşumunu beslerken bir bölümü yeniden dışarı taşınıyor. Fakat dışarı çıkan gazın gözlenmesi, sonradan galaksiye geri döndüğünü kanıtlamıyor.

Bu sonuç, metal içermeyen ilk yıldız kuşağı olan Popülasyon III yıldızlarının aranması açısından da önemli. Ağır element saptanan gaz artık ilk hâlindeki, zenginleşmemiş gaz değil. İlk yıldızların bırakmış olabileceği kimyasal izler de yıldızların kendilerinin gözlenmesi anlamına gelmiyor. Dolayısıyla bulgular, bu gözlemlerin yokladığı gazda hâlâ doğrudan görülebilecek metal içermeyen yıldızlar bulmayı daha az olası kılıyor; böyle yıldızların hiçbir yerde bulunamayacağını göstermiyor.

Hubble yıldızların rolünü sınamaya yardımcı oluyor

Astronomide “metal”, hidrojen ve helyumdan ağır elementler için kullanılan genel bir ad. Hubble’ın TEMPOS programı, yakındaki altı metalce fakir cüce galaksideki 29 büyük kütleli O tipi yıldızın morötesi tayfını bir araya getirdi. İlk sonuçlar, özellikle Güneş’in metal bolluğunun yaklaşık onda birinin altındaki ortamlarda yıldız rüzgârlarının, düzgün ve kademeli bir düşüş varsayımının öngördüğünden daha zayıf olabileceğine işaret ediyor. Bu olası eşik ve zayıflamanın derecesi henüz daha fazla sınama gerektiriyor. 161013

Yıldız rüzgârı, Webb’in galaksi ölçeğinde izlediği gaz çıkışıyla aynı şey değil. Yıldız rüzgârları, büyük kütleli yıldızların madde kaybetme ve çevrelerini etkileme yollarından biri. Rüzgârların gücüne ilişkin varsayımlar değişirse genç galaksilerin gelişimine dair model tahminleri de değişebilir. Ancak TEMPOS, Webb’in uzak galaksilerindeki yıldızları doğrudan ölçmüyor ve oradaki gaz çıkışlarını neyin başlattığını kanıtlamıyor. 13

Neden yalnızca oksijene bakmak yetmeyebilir?

Işınımla sürüklenen yıldız rüzgârlarında, yıldız atmosferindeki metal iyonları rol oynuyor. TEMPOS’un demir soğurmasında gördüğü farklılıklar, bir galaksinin gazındaki oksijen miktarını yıldızlarının rüzgârlarını belirleyen bileşimin yerine koymayı güçleştiriyor. Daha önceki çalışmalar da yıldızlarda demire, gazda ise oksijene dayanan ölçümlerin her zaman aynı element bolluğu tablosunu vermediğini göstermişti. 346

Modeller açısından çıkarım, çok düşük metal bolluğundaki yıldız rüzgârlarını ve elementler arasındaki oranları; gaz girişi, çıkışı ve kimyasal zenginleşmeyle birlikte sınamak. Gözlemler, Webb’in gördüğü beklenmedik ölçüde karmaşık genç galaksileri açıklamak için daha sağlam kısıtlar sunuyor. Henüz tek ve doğrulanmış bir açıklama sunmuyor. 1410