Evrendeki ilk yıldızların tahmin edilenden çok daha küçük olabileceği düşünülüyor. Bu durum, varlıklarına dair kanıt bulmanın neden bu kadar zor olduğunu açıklayabilir.
Yeni araştırmaya göre, evrenin en erken dönemlerindeki yıldızların oluşumu oldukça çalkantılı bir ortamda gerçekleşti. Bu yıldızlar, ses hızının beş katı hızında süpersonik türbülansla dönen devasa bir gaz bulutunun içinde oluştu.
Araştırmanın temelini oluşturan simülasyonlar, gazın topaklar halinde kümelenerek yıldız oluşumunu müjdelediğini de gösterdi. Gaz bulutu parçalanarak, yıldız kümelerinin ortaya çıkacağı parçalar oluşturdu. Tek bir gaz bulutu, sonunda güneşimizin sekiz katı kütlesinde bir yıldız oluşturacak doğru koşulları sağladı; bu, araştırmacıların erken evrende hayal ettiği 100 güneş kütlesindeki devasa yıldızlardan çok daha küçüktür.
Bu bulgular, tarihteki ilk süperdev yıldızların daha önce düşünülenden farklı olarak yalnız değil, yıldız ağları içinde oluştuğunu gösteriyor.
Araştırmanın baş araştırmacısı ve Tayvan'daki Academia Sinica Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü'nde araştırma görevlisi Ke-Jung Chen, süpersonik türbülansın varlığında bulutun birden fazla küçük topağa ayrıldığını ve bunun sonucunda daha az kütleli birçok yıldızın oluştuğunu belirtti.
Evrenimizin erken tarihine dair bu bakış açısı, galaksimizin ve Güneş sistemimizin kökenlerini anlamak için büyük önem taşıyor. Chen, bu ilk yıldızların, eninde sonunda bizimkine benzeyen erken galaksileri şekillendirmede kritik bir rol oynadığını ifade etti. Yeni model ile birlikte, bilgisayar modelleri ve NASA'nın güçlü James Webb Uzay Teleskobu kullanılarak yıldız oluşumu ve galaksi oluşumunu inceleyen yeni gözlemler yapılabileceğini ekledi.
Evrenin Simülasyonu
Araştırmacılar, kara deliklerden manyetik alanlara kadar çeşitli astronomik olguları incelemek için kullanılan Gizmo simülasyon kodu ve daha önce galaksi oluşumunu doğru bir şekilde yeniden ürettiği gösterilen IllustrisTNG projesi aracılığıyla erken yıldızlar hakkındaki yeni anlayışlarını oluşturdular. Amaçları, 13,8 milyar yıl önce gerçekleşen Büyük Patlama'dan sonraki birkaç yüz milyon yıl içindeki kozmik koşulları incelemekti.
Evrenin muazzam ölçeği göz önüne alındığında, simülasyon tek bir alana odaklandı: yaklaşık 10 milyon güneş kütlesine sahip yoğun bir yapı olan bir karanlık madde minihalo'su. (Karanlık madde, evrenimizin maddesinin çoğunu oluşturur ancak ışıkla etkileşime girmez ve teleskoplar tarafından algılanamaz. Ancak, diğer nesneler üzerindeki kütleçekimsel etkisi aracılığıyla karanlık maddenin varlığını çıkarabiliriz.)
Araştırmacılar, halo içindeki nispeten küçük uzay bölgelerindeki gaz parçacıklarının hareketini incelediler; her bir bölge yaklaşık üç ışık yılı genişliğindeydi. Simülasyonlar, karanlık madde minihalo'sunun saf kütleçekimiyle gazı çektiğini ve bu süreçte hem süpersonik hızda türbülans hem de gaz bulutu kümelenmesi ürettiğini gösterdi. Dolayısıyla şiddet, erken yıldızların yaratılmasının bir parçasıydı.
Bu travmatik ortam başka bir yan etki yarattı: daha önce hayal ettiğimizden daha az sayıda devasa, erken yıldız vardı. Önceki araştırmalar, her biri 100 güneş kütlesinden fazla erken yıldızlara sahip olabileceğimizini öne sürmüştü. Sonunda, bu eski yıldızlar süpernova olarak patlayacak ve yeni yıldızlar büyüdükçe içlerine alacakları izlenebilir kalıntılar bırakacaklardı.
Ancak daha yeni yıldızlar, dev yaşlıların herhangi bir kimyasal izini taşımıyor; bu da devasa bir ilk neslin gerçekten nadir olmuş olabileceğini gösteriyor.
Chen'in ekibi henüz işini bitirmedi. Karanlık madde halo'larını kullanarak, süpersonik türbülansın erken evrende, özellikle ilk yıldızların "kozmik şafak" olarak adlandırılan 13 milyar yıldan daha uzun bir süre önceki bir çağda ışık vermeye başladığı dönemde daha genel olarak nasıl işlediğini görmek için çalışıyorlar.
Chen, bu makalenin ilk yıldızların oluşumu ve evrimini araştırarak kozmik şafağı anlama amacını taşıyan işbirlikçi bir çabanın parçası olduğunu söyledi.
Chen, bir sonraki simülasyon setinin manyetik alanları da içerebileceğini ekledi. Galaksilerde bugün süpersonik türbülansın manyetik alanları güçlendirdiğini ve yıldız oluşumunu etkilediğini görebiliyoruz; erken evrende de manyetizmanın yıldız oluşumu için aynı derecede kritik olmuş olması muhtemeldir.
Chen'in ekibi, sonuçlarını 30 Temmuz'da Astrophysical Journal Letters dergisinde yayımladı.
