Gökbilimciler Samanyolu'nun 'Zavallı Yaşlı Kalbini' Keşfettiler

Samanyolu'nun merkezine dağılmış bir dizi yıldız, galaksimizin henüz yeni olduğu eski galaktik çekirdeğin kalıntılarıdır.

Gökbilimcilerden oluşan bir ekip, galaksinin şimdiye kadar derlenmiş en doğru 3 boyutlu haritasından alınan ölçümleri ve 2 milyondan fazla yıldızın kimyasal bileşimlerini araştırmak için bir sistem kullanarak, galaksimizin henüz emekleme döneminden kalma 18.000 yıldız belirledi.

Bu yıldız popülasyonunun ipuçları önceki çalışmalarda tespit edilmiştir.

Samanyolu'nun 13 milyar yıllık tarihi, galaksinin bugünkü durumuna bakarak çözmemiz gereken bir bilmecedir.

Yıldız popülasyonları, metaliklik olarak bilinen bir özellik olan hareketleri ve kimyasal bileşimleri gibi ortak özelliklere dayalı olarak bağlanabilir. ESA'nın Gaia uzay gözlemevi burada devreye giriyor.

Uydu yıllardır orada, Dünya'nın Güneş etrafındaki yörüngesini paylaşıyor, yıldızları dikkatlice izliyor ve galaksideki üç boyutlu konumlarını ve hareketlerini ölçüyor.

Ayrıca Gaia, yıldızların metallik değerlerinin tahmin edilmesini sağlayan ölçümler yapıyor.

Metaliklik yıldızları birbirine bağlayabilir, çünkü benzer bir bileşime sahip yıldızlar aynı yerde ve aynı zamanda doğmuş olabilirler. Ama aynı zamanda bu bilgiler bize bir yıldızın kabaca kaç yaşında olduğunu da söyleyebilir çünkü bazı elementler, onları oluşturacak yıldızlar ortaya çıkana kadar evrende yoklardı.

13,8 milyar yıl önceki Büyük Patlama'dan hemen sonra, element çeşitliliği açısından çok zengin değildik.

İlkel Evren esas olarak hidrojenden oluşuyordu, sadece biraz helyum vardı ve başka pek bir şey yoktu. İlk yıldızlar bu ortamdaki kümelerden oluştuğunda, sıcak ve yoğun çekirdekleri atomları parçalayarak daha ağır elementler oluşturmaya başladı.

Yıldızlar, atom çekirdeğini kaynaştırma yeteneklerinin sınırına ulaştıklarında, genellikle füzyonlarının ürünlerini uzaya püskürten süpernova gibi bir süreçte ölürler.

Enerjik süpernova patlamaları ayrıca altın, gümüş ve uranyum gibi daha ağır metaller üretir. Bebek yıldızlar daha sonra bu elementleri oluşurken kullanırlar.

Evrende bir yıldız ne kadar geç oluşursa, muhtemelen o kadar fazla metale sahip olacaktır. Bu nedenle daha yüksek metaliklik, daha genç bir yıldız anlamına gelir ve "metal açısından fakir" yıldızların daha yaşlı olduğu düşünülüyor. Ancak tüm yıldız yörüngeleri, galaktik merkez etrafında dolanırken aynı davranmazlar.

Benzer bir yörünge yolunda benzer metal içeriğine sahip bir yıldız grubu bulduğunuzda, bu yıldız grubunun çok uzun süredir, belki de oluşumdan beri birlikte olan bir popülasyon olduğu sonucuna varılabilir.

Rix ve meslektaşları, Samanyolu'nun birkaç bin ışık yılı içindeki kırmızı dev yıldızlara bakmak için Gaia verilerini kullandılar. Metaliklikleri saptayan bir sistem  tarafından ışığın analiz edildiği 2 milyon yıldız belirlediler.

Ve benzer yaşlara, çeşitliliğe ve yörüngelere sahip bir yıldız popülasyonu buldular; bu, Samanyolu'nun yıldızlarla dolmasından ve yaklaşık 11 milyar yıl önce başlayan diğer galaksilerle çarpışmalarla dolup taşmasından önce var olduklarını düşündürdü.

Samanyolu'ndaki en yaşlı yıldızların Gaia-Enceladus adlı bir galaksiyle ilk büyük çarpışmadan önceye ait olduğunu biliyoruz, ancak galaktik merkezdeki bu popülasyon tutarlı bir popülasyon gibi görünüyor.

Rix onları Samanyolu'nun "zavallı yaşlı kalbi" olarak adlandırdı çünkü metal açısından fakirler, çok yaşlılar ve galaksinin kalbinde bulunabilirler. Araştırmacılar, popülasyonun proto-galaksilerin kalıntıları olduğunu söylüyor.

Erken Evren'de oluşan bu yıldız demetleri, tam teşekküllü galaksiler değil, onların tohumlarıydı. Samanyolu'nun bebeklik döneminde, bu tohumların üç ya da dördü bir araya gelerek bizim galaksimiz haline gelecek olanın çekirdeğini oluşturdu.

Zavallı yaşlı kalp yıldızları bu proto-galaksilerde doğmadı, ancak proto-galaksi yıldızları öldüğünde oluşan yıldızların nesliydi. Araştırmacılar, 12,5 milyar yıldan daha eski olduklarını buldular.

Büyüleyici keşif, araştırmacıların araştırmayı umduğu pek çok soruyu gündeme getiriyor.

Bu yıldızların uzaysal dağılımı nedir? Samanyolu'nun erken dönem koşulları hakkında bize daha fazla bilgi verebilecek herhangi bir özel bolluk oranları var mı? Dağılımları bize Samanyolu'nun çarpışma tarihi hakkında ne söyleyebilir?

Ve belki de en önemlisi, bizi Samanyolu'nun en erken oluşum aşamalarında bir araya geldiklerinde ilk proto-galaksilerde olabilecek daha küçük, daha sönük ve bulması daha zor olan yıldızlara götürebilirler mi?

Metal açısından fakir ve eski olabilir, ancak Samanyolu'nun eski kalbi, galaktik tarihimiz hakkında cevaplar açısından son derece zengin olabilir.

Araştırma The Astrophysical Journal'da yayınlandı.