Gökada kümeleri, trilyonlarca yıldızın yanı sıra sıcak gaz ve karanlık madde içeren yüzlerce gökadadan oluşan evrenin nadir bölgeleridir.
Bir galaksinin bir kümeye girdiği zaman, yıldız oluşumunun, “sönme” olarak bilinen bir süreçte oldukça hızlı bir şekilde sona erdiği uzun süredir bilinmektedir. Gökbilimciler tarafından önerilmiş olan bazı olası açıklamalara rağmen, aslında yıldızların sönmesine neden olan şey bir gizemdir.
California Riverside Üniversitesi’nde eski bir yüksek lisans öğrencisi olan Ryan Foltz’un öncülüğünde yürütülen yeni bir uluslararası çalışma, evrenin geçmişinin nasıl değiştiğini yüzde 70 oranında ölçerek sönme zamanının en iyi ölçümünü yapmayı başardı. Çalışma ayrıca kümelerdeki yıldız oluşumunu sona erdiren süreci de ortaya çıkardı.
Bir kümeye giren her galaksinin, henüz yıldız haline gelmemiş olan bir miktar soğuk gaz getirdiği bilinmektedir. Muhtemel bir açıklama, soğuk gazın yıldızlara dönüşmeden önce, galaksiden uzak, kümedeki sıcak, yoğun gazın dış kısmının “soyulmuş” olduğunu ve yıldız oluşumunun durmasına neden olduğunu düşündürmektedir.
Bir başka olasılık da galaksilerin “boğulması” durumudur. Bu da yıldızları oluşturmayı bırakmaları anlamına geliyor, çünkü rezervlerini kümenin içine girdiklerinde ek soğuk gazla dolduruyorlar. Bunun, soyulma işleminden daha yavaş bir süreç olduğu tahmin ediliyor.
Üçüncü bir olasılık ise, yıldız oluşumundan gelen enerjinin, galaksiden uzakta soğuk gaz yakıtının çoğunu harekete geçirmesi ve yeni yıldızların oluşmasını engellemesidir. Bu “sızıntı” senaryosunun, soyulma işleminden daha hızlı bir zaman çizelgesinde gerçekleşeceği tahmin edilmektedir, çünkü gazın galakside sonsuza dek kaybolması ve yeni yıldızlar oluşturmak için kullanılmaması gerekecektir.
Bu üç farklı fiziksel süreç, galaksileri evrenin tarihi boyunca farklı göreceli zaman dilimleri üzerinde söndürmeyi öngördüğü için, astronomlar, uzun bir zaman temel çizgisinde gözlemlenen sönmüş gökadaların sayısını karşılaştırabilirlerse, yıldızların sönmelerine yol açan başat süreç daha kolay anlaşılır hale gelecektir.
Ancak yakın zamana kadar uzak kümeleri bulmak çok zordu ve galaksilerin özelliklerini ölçmek daha da zordu. Red-sequence Küme Araştırması’nın ya da SpARCS’nin uluslararası Spitzer Adaptasyonu, artık uzak evrendeki yüzlerce kümenin yeni keşfinin yapılmasını sağlayan yeni kümelenme-algılama tekniklerinin öncülüğünü yaparak, evrenin tarihinin yüzde 70’inden fazlasını ölçüyor.
Yeni keşfedilen SpARCS kümelerinin bazılarını kullanılarak, UCR tarafından yönetilen yeni çalışma, evren yaşlandıkça yıldız oluşturmayı durdurmak için daha geniş bir galaksiyi ele geçirdiğini keşfetti: evren gençken (4 milyar yaşında) sadece 1,1 milyar yıllıktı, evren orta yaşlıyken (6 milyar yıl) 1.3 milyar yıllıktı ve günümüz evreninde 5 milyar yıllıktır.
Foltz şunları söylüyor: “Uzak evrende bulunan kümelerdeki gökadaların sönme zaman çizelgelerinin gözlemlerini, yakın evrende bulunanlarla karşılaştırmak, gaz soyulması gibi dinamik bir sürecin, tahminlere boğulmalardan veya sızıntılardan daha iyi olduğunu ortaya çıkardı.”
Bu son teknolojik ölçümü yapmak, SpARCS ekibi Hawai’deki WM Keck Gözlemevi teleskoplarıyla (10 metre çapında) 10 gece gözlem yapmasını ve Şili’deki ikiz Gemini teleskoplarıyla (8 metre çapında) 25 gece gözlem yapılmasını gerektirdi.
UCR’de fizik ve astronomi profesörü ve Foltz’un çalıştığı laboratuvarda yapılan SpARCS araştırmasının lideri olan Gillian Wilson şunları söylüyor: “Bu gözlemevlerinde yaptığımız çalışmalara yapılan olağanüstü yatırım sayesinde, yıldız oluşumunun kümelerdeki en büyük gökadalarda nasıl durduğuna dair iyi bir fikre sahip olduğumuza inanıyoruz. Bununla birlikte, düşük-kitleli galaksilerin farklı bir süreç tarafından bastırılabileceğine inanmak için iyi sebepler var. Ekibimizin bir sonraki cevaplamaya çalıştığı sorulardan biri budur.”
Ekip, daha düzenli kitle galaksilerinde yıldız oluşumunun nasıl durduğunu incelemek için, Gemini zamanına 50 gece ekledi ve Ulusal Bilim Vakfı’ndan 1.2 milyon dolar bağışta bulunuldu. Wilson ayrıca, Hubble Uzay Teleskobu gözlemlerine ve sönen gökadalarının yüksek çözünürlüklü görüntülerini analiz etmek için NASA’dan bir hibe almaya hak kazandı.
Araştırmanın makalesi, Astrophysical Journal’da yayımlandı.
Kaynak: “New insight into why galaxies stop forming stars”, Sciencedaily, 23 Ekim 2018.
