Samanyolu Loki Adlı Bir Galaksiyi Yuttu ve Bilim Adamları Onun Kalıntılarını Bulduklarını Düşünüyor

Gökbilimciler, Samanyolu’nda bir zamanlar farklı bir galaksiye ait olmuş olabilecek bazı tuhaf yıldızlar belirledi.

Araştırmacılar, bu yıldızların kimyasını ve galaktik diske yakın hareketlerini inceleyerek, “Loki” lakabı verilen bu yıldızların ana galaksisinin yaklaşık 10 milyar yıl önce bizim galaksimizle birleşmiş olabileceğini buldu.

Çalışmanın baş yazarı, Birleşik Krallık’taki Hertfordshire Üniversitesi’nde astrofizikçi olan Federico Sestito, Live Science’a gönderdiği bir e-postada, bu yıldızların incelenmesinin Samanyolu’nun ve hatta evrenin tarihini anlamada “çok önemli” olabileceğini söyledi. Sestito ayrıca Loki’nin, “genç evrende oluşan ilk küçük galaksiler arasında” yer almış olabileceğini ekledi.

Büyük galaksiler tek parça hâlinde doğmaz. Milyarlarca yıl boyunca daha küçük galaksilerle gerçekleşen birleşmeler yoluyla oluşurlar ve bu küçük galaksiler bazen tamamen yutulur. Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra oluşan erken evrende madde, ilk ilkel galaksilere çöken gaz bulutları hâlinde kümelendi. Bu küçük sistemler daha sonra birbirlerinin içine düştü, birleşti ve zamanla bugün gördüğümüz büyük yapılara dönüştü.

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society dergisinde 23 Mart’ta yayımlanan yeni çalışmada, gökbilimciler galaktik diske alışılmadık derecede yakın yörüngelerde dönen 20 yaşlı ve metal bakımından çok fakir yıldız belirledi. Galaktik disk, Güneş de dahil olmak üzere çoğu yıldızın bulunduğu Samanyolu’nun düz ve dönen bölgesidir. Araştırmacılar, geçmişte yaşanan bir birleşmenin gözlemledikleri durumu açıklayıp açıklayamayacağını inceledi.

 

Kimyasal bir zaman damgası

Evrende oluşan ilk yıldızlar hidrojen ve helyumdan meydana gelmişti. Daha ağır elementler — gökbilimcilerin “metal” dediği elementler — ancak bu erken yıldızların içinde hidrojen ve helyumun birleşmesiyle oluştu. Bu yıldızlar sonunda patladığında, çevredeki gazı bu metallerle zenginleştirdi. Böylece her yeni yıldız nesli, bir öncekine göre biraz daha fazla metal içeren maddelerden doğdu.

Bu küçük galaksiler çarpışıp birleşirken, yıldızları, gazları ve karanlık maddeleri büyüyen genç Samanyolu’nun bir parçası hâline geldi. Bu nedenle bilgisayar simülasyonları, en erken birleşmelerden gelen yıldızların bugün Samanyolu’nun daha derin bölgelerinde bulunmasının beklendiğini gösteriyor. Daha sonra birleşen galaksilerden gelen yıldızların ise galaktik halo adı verilen, parlak diskin ötesine uzanan geniş küresel bölgede daha dağınık hâlde bulunması bekleniyor.

Ancak bu fikri test etmek için Samanyolu’nun iç bölgelerinde çok az sayıda metal bakımından fakir yıldız bulundu. Bu nedenle ekip, galaktik diske yakın yörüngelerde dönen 20 metal bakımından fakir yıldız belirlediğinde, bu yıldızların antik bir birleşmenin kalıntıları olup olamayacağını merak etti.

 

Saklambaç

Ekip, bu yıldızları mevcut metal bakımından fakir yıldız kataloglarından belirledi. Her birini, kimyasal bolluklarını ortaya çıkaran güçlü bir spektrograf kullanarak Kanada-Fransa-Hawaii Teleskobu ile gözlemlediler. Gaia uzay teleskobundan elde edilen hassas konum verilerini kullanarak yıldızların uzaklıklarını ve galaksimizde nasıl yörüngelerde hareket ettiklerini hesapladılar.

Sestito, “bu yıldızların kimyası ve yörüngelerinden gelen bilgilerin birleşiminin” onları yıldızların kökenini incelemeye yönelttiğini söyledi. Antik ve metal bakımından fakir yıldızların çoğunlukla gözlemlendiği galaksinin halo bölgesinde sürüklenmek yerine, bu yıldızlar Güneş’ten yalnızca 6.500 ışık yılı uzaklıkta, Samanyolu diskinin yakınında yollar izliyordu.

“Genellikle diskteki yıldızlar Güneş gibi metal bakımından zengin ve daha genç olur,” dedi, “oysa bizim çalışmadaki yıldızlarımız yaşlı ve metal bakımından çok fakir (cüce galaksilerdekiler gibi).”

Buna ek olarak, bu yıldızların bazılarının Samanyolu’nun dönüş yönüyle aynı yönde hareket ettiği, bazılarının ise ters yönde ilerlediği bulundu. Ancak bu iki grup arasında kimyasal bolluk açısından herhangi bir fark görülmedi. Tek bir düşen galaksinin nasıl olup da zıt yönlerde hareket eden yıldızlar bırakabileceğini açıklamak da zordu.

Cevap, galaksi oluşumuna dair bilgisayar simülasyonlarından geldi. Eğer birleşme yeterince erken gerçekleşmişse, genç Samanyolu hâlâ hafif bir yapıdayken ve henüz dönen bir diske dönüşmemişken, içeri düşen galaksi yıldızlarını her yöne saçabilecek kadar özgürlüğe sahip olmuş olabilirdi.

Sestito, “Büyük bir galaksinin erken birleşme tarihi oldukça kaotik olabilir; çeşitli küçük sistemler birleşir ve yıldızlarını çok farklı yörüngelere dağıtır,” diye açıkladı. Bu senaryo hem ileri yönlü (prograde) hem de geri yönlü (retrograde) yörüngeler oluşturabilir ve birleşme olayını Büyük Patlama’dan yaklaşık 3 milyar yıl sonrasına yerleştirir.

Sonuç olarak simülasyonlar, genç Samanyolu tarafından 10 milyar yıldan daha uzun süre önce yutulmuş tek bir cüce galaksinin, yıldızlarını bugün gözlemlenen yörünge düzenine tam olarak uyacak şekilde dağıtmış olabileceğini gösterdi. Modeller ayrıca bu galaksinin toplam kütlesinin yaklaşık 1,4 milyar Güneş kütlesi olduğunu tahmin etmeye yardımcı oldu.

Ekip, içeri düşen bu galaksiye Loki adını verdi.

“İskandinav mitolojisinde Loki, yaramazlık tanrısıdır ve bir düzenbaz olarak niyetlerini anlamak zordur,” dedi Sestito. “Benzer şekilde, bizim birikmiş yıldızlarımız da kökenlerini anlamamız konusunda bize oldukça zor anlar yaşattı.”

 

Arayış sürüyor

Çalışmaya dahil olmayan Stanford Üniversitesi astrofizikçisi Anirudh Chiti, Live Science’a yaptığı açıklamada yeni keşfin umut verici olduğunu söyledi.

“Kimyasal bolluk analizi oldukça ilgi çekici ve argümanın bir kısmı, yıldızların kimyasının Samanyolu halodakilere göre daha kümelenmiş görünmesine dayanıyor,” diye yazdı Chiti bir e-postada. “Bu, bu örneklerin ortaya çıkarabileceği veya doğrulayabileceği türden keşiflere güzel bir örnek.”

Yine de yeni bulgular kesinlikten uzak. Sestito, bunları doğrulamak için daha fazla gözleme ihtiyaç olduğunu kabul etti.

“Çalışmamız gözlemlenen yıldız sayısı açısından kesinlikle sınırlı,” dedi Sestito. Yüksek çözünürlüklü spektroskopiyle yıldız gözlemlemek zaman alıcıdır — her yıldız yaklaşık dört saatlik teleskop zamanı gerektirir, bu yüzden mevcut örneklem küçüktür.

Araştırmacılar hâlâ Samanyolu diskinin en düşük metalliliğe sahip yıldızlarının kimyasal imzalarını keşfetmenin erken aşamalarında olduklarından, bu yıldızların Samanyolu içindeki bir yıldız alt grubu ya da alt yapı olması da hâlâ mümkün, diye belirtti Chiti. “Samanyolu diskindeki çok sayıda metal bakımından fakir yıldızın kimyasını haritalandıracak gelecekteki çalışmaların neler göstereceğini görmek için sabırsızlanıyorum,” dedi.

Loki’nin doğasını doğrulamak için ekip, Loki yıldızlarını ve Loki dışındaki diğer hedefleri aynı teleskop düzeniyle gözlemlemek zorunda kalacak. Böylece bu sistem ile Samanyolu halosunun diğer bölgeleri arasındaki farklar daha iyi anlaşılabilecek.

Yakında kullanılacak gelişmiş spektroskopik tesislerle birlikte, gökbilimciler yörüngeleri ve kimyasal bollukları hakkında yüksek kaliteli verilere sahip yüzlerce yıldızı gözlemleyebilecek. Sestito, aramanın yalnızca halo ile sınırlı kalmaması gerektiğini düşünüyor. Galaksinin iç bölgelerindeki gizli sistemler, genç evrenin ilkel galaksilerine dair ipuçları barındırıyor olabilir; ancak kalabalık disk içinde bunları tespit etmek oldukça zor olacaktır.