Avrupa Uzay Ajansı’nın önderliğinde ve NASA’nın desteği ile gerçekleştirilen uzay görevinde, Herschel Uzay Teleskopu oksijenle ilgili kozmik sırrı derinleştiren yeni bulgulara imza attı. Oluşum aşamasında bir yıldız üzerinde yapılan gözlemler yıldızın gelişmekte olan gaz ve toz bulutlarından meydana gelen çevresinde düşük miktarda soluyabileceğimiz cinsten moleküler oksijen bulunduğunu açığa çıkardı.
Oksijen, hidrojen ve helyumdan sonra evrende en bol bulunan üçüncü element. Fakat oksijenin en basit moleküler formu olan O2 moleküllerinin saptanması amacıyla dış uzay ortamında gerçekleştirilen araştırmalardan eli boş dönüldü. Herschel’in yaptığı keşif yıldız ve gezegenlerin doğum aşamasındaki karmaşık kimyayı kavrayışımızla ilgili soruları tekrar gündeme getirdi.
Yeni yayınlanan makalenin başyazarı olan moleküler astrofizikçi Umut Yıldız “Herschel’den gelen bu yeni bulgularla, yıldızlar arası ortamda ne kadar az moleküler oksijen bulunduğunu doğruluyoruz” diyor. Caltech’in doktora sonrası bursiyeri olarak NASA’nın Jet İtki Laboratuvarı’nda ve Hollanda’nın Leiden Gözlemevi’nde çalışmalarını sürdürmekte olan Yıldız “ Oksijen moleküllerinin genel olarak bu derece nadir bulunmasının sebebini kavramanın yanı sıra, her ne kadar az miktarda da olsa molekülleri bulduğumuz bölgeleri özel yapanın ne olduğunu ve bunun o bölgelerin ve daha geniş ölçekli olarak evrenin kimyası ile ilgili bize neler anlatacağını çözmemiz gerekir.” diyor.
Herschel, keşfi yapabilmek için 750 ışık yılı uzaklıktaki bir önyıldıza –önyıldız (protostar) yıldız oluşumundaki ilk evrelerinden biridir– uzun süre odaklandı. Oluşum aşamasında olan yıldızı çevreleyen gaz ve tozdan meydana gelen ortamın içerisinde moleküler oksijenin izini saptayabilmek için oldukça uzun bir gözlem süresi gerekliydi.
Herschel yıldızların oluştuğu gaz bulutlarının içerisinde 2 atomlu oksijen moleküllerine ait yalnızca küçük izleri saptadı. Astronomlar önyıldızın etrafında her 6 milyar hidrojen molekülü için yalnızca 1 oksijen molekülü bulabildi. Bu bulgu 6 bin kere daha fazla oksiyen bulunması gerektiğini öngören teorik kimyasal modeller ile çelişiyor.
Araştırma ekibi mevcut oksijenin büyük bölümünün yıldızın etrafındaki toz zerreleri üzerinde donmuş olarak bulunması gerektiğini düşünüyor. Bu zerreler, çeşitli gazlar ve buzlarla birlikte yıldızı öngezegensel disk denilen ve tanım olarak gezegenler, asteroidler ve yıldız sistemindeki diğer gök cisimlerinin kaynaştığı alanlarlar olandisklerde parça parça çevrelemiş durumda. Bu oksijenlerdaha sonra hidrojen ile birleşerek moleküler oksijen yerine su moleküllerini meydana getiriyor.
“Önyıldızın yüksek yoğunluklu bölgelerinde neden bu derece az O2 gözlendiğini açıklamak istiyoruz” diyor Yıldız. “Olası bir açıklama oksijenin yıldızın erken gelişim safhalarında çözüldüğü ve suya dönüştüğü, böylece gezegensel diskin yapısında bulunan gaz ve buzların çok düşük miktarda O2 barındırdığı yönünde.”
Herschel’den önce bu tarz bulguları yapmak mümkün değildi ve milimetre altı düzeyde ışığı yakalayabilecek yeni bir uzay teleskobu gökyüzündeki yerini almadan tekrar mümkün olmayacak. Yeryüzüne konuşlandırılmış gözlemevleri Dünya’nın atmosferinde bulunan moleküler oksijen nedeniyle yıldızlar arası ortamdaki oksijeni saptayacak yetiye sahip değiller.
Herschel’in bulguları gezegenimizde bulunan oksijenin henüz tamamlanmamış hikâyesi ile yakından ilişkili. Moleküler oksijen oldukça reaktif, diğer moleküllerle bağ yapmaya isteksiz bir molekül. Bu nedenle Dünya’da soluduğumuz serbest formdaki oksijen uzaydan moleküler formda gelmiş olamaz. Aksine su, karbondioksit ve diğer oksijen içeren basit bileşiklere bağlı olarak yolculuğuna başlamıştır. Bu bileşikler içersinde bulunan oksijen ileriki zamanlarda kimyasal süreçler ve canlılığın etkisiyle serbet kalmış olmalıdır.
Bilim insanları Dünya üzerinde 3,5 milyar yıldan daha geç dönemlerde ortaya çıkmış olan ilk fotosentetik mikropların bu bol miktardaki karbondioksiti kullanarak yan ürün olarak serbest oksijeni ortaya çıkardıklarını düşünüyorlar. Bu sürecin zamanı ile ilgili tartışmalar henüz durulmamış olsa da, geçen yüz milyonlarca yılın sonucunda, Dünya’nın atmosferi ciddi miktarda oksijen barındırmaya başlamıştır. Oksijen miktarının ve türünün ayarlanması sürecini anlamak için yalnızca gelişim aşamasındaki yıldız ve gezegenlerin kimyasını açıklığa kavuşturmak yetmez, canlılığı da anlamak gereklidir.
“Oksijen molekülü yaşam için en olmazsa olmaz moleküldür” diyor Yıldız. “Yıldız oluşum bölgelerinin çevresini derinlemesine incelemek, öngezegensel dikslerde ve en nihayetinde Güneş sistemi dışındaki gezegenlerin atmosferlerinde bulunan oksijenin kökenini açıklayabilmemiz açısından önemli.”
Herschel, NASA’nın önemli katkıları ve Avrupa enstitülerinden oluşan konsorsiyumun araştırma ekipmanları ile gerçekleştirilen bir Avrupa Uzay Ajansı görevidir. NASA’nın Herschel Proje Ofisi Kaliforniya Pasadena’daki NASA Jet İtki Laboratuvarı’nda bulunuyor. JPL olarak da bilinen laboratuvar aynı zamanda Pasadena’daki Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nün bir parçası.
