Evrenin ilk ışıklarını yakarak karanlığı delip geçen ilk yıldızlara dair önemli ipuçları, zamanın derinliklerinden gelen oldukça soluk bir radyo sinyalinde gizli olabilir.
Büyük Patlama'dan yalnızca 100 milyon yıl sonra yıldızlararası boşluğu dolduran nötr hidrojenin yaydığı kozmolojik 21-santimetre sinyali, evrenin ilk yıldızlarının özelliklerini barındıran şekillerde etkilenmiş olabilir.
Henüz o noktada olmasak da, yeni nesil radyo teleskop tesislerinden yapılacak gözlemler, bilim insanlarına bu ilk yıldızların kütlelerini belirleme imkanı sunacak. Bu bilgi, evrenin özellikle gözlemlenmesi zor erken dönemlerindeki evrimini anlamak adına kritik bir ipucu niteliğinde.
Konuyla ilgili açıklama yapan araştırmacılar, "Bu, evrenin ilk ışığının karanlıktan nasıl çıktığını öğrenmek için eşsiz bir fırsat. Soğuk, karanlık bir evrenden yıldızlarla dolu bir evrene geçiş süreci, henüz tam olarak anlamaya başladığımız bir hikaye," ifadelerini kullandı.
Evrenin başlangıcında her yer karanlıktı. Küçücük ama hızla genişleyen evren, küçük atom çekirdekleri ve serbest elektronlardan oluşan sıcak, yoğun bir plazma sisiyle doluydu.
Parçacıklar soğudukça, bir araya gelerek nötr hidrojen ve biraz da helyum oluşturdular. Ancak etrafta henüz çok fazla yıldız bulunmadığından, evren bir süre daha karanlık kaldı.
İlk yıldızların bu nötr gazdan oluştuğu düşünülüyor; ancak tüm çabalara rağmen, karanlıkta parıldayan o ilk nesil ışıklardan bir yıldıza rastlanamadı.
Bazı gökbilimciler, bunun nedeninin ilk yıldızların Güneş'in binlerce katı kütleye sahip, muazzam boyutlarda ve inanılmaz derecede kısa ömürlü olmaları olduğuna inanıyor. Bu kadar büyük yıldızlar, kozmik bir göz kırpma süresi içinde doğup yok olmuş olabilirler.
Bu tür özellikler, onları bulmayı son derece zorlaştırıyor. Ancak bu yıldızlar, evrende başka izler bırakmış olabilirler. Kozmolojik 21-santimetre sinyali potansiyel işaretçilerden biri: Erken evrendeki yıldızlararası nötr hidrojenin elektronları spinlerini tersine çevirdiğinde yayılan çok, çok soluk bir radyo ışığı.
Avustralya ve Güney Afrika'da yapımı devam eden Square Kilometer Array (SKA) ve Güney Afrika'daki Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen (REACH) gibi radyo teleskopları, bu soluk sinyali gözlemleyebilecek kadar güçlü olacak. Yeni araştırmalar, bu teleskoplar faaliyete geçtiğinde ilk yıldızların kanıtlarını bulmak için neye bakılması gerektiğini gösterdi.
Bir astrofizikçi liderliğindeki araştırma ekibi, 21-santimetre sinyalini modelledi ve ilk yıldızların bu sinyal üzerinde tespit edilebilir ve ölçülebilir bir etkiye sahip olacağını buldu.
Sadece bu değil, araştırma bu etkinin nasıl görüneceğini de ortaya koydu. Böylece, gözlemler geldiğinde bilim insanları ne bulduklarını bilecekler.
Araştırmacılar, "İlk yıldızların kütlelerinin 21-santimetre sinyali üzerindeki etkisini, ultraviyole yıldız ışığı ve ilk yıldızlar öldüğünde oluşan X-ışını ikililerinden gelen X-ışını emisyonlarının etkisini de kapsayacak şekilde tutarlı bir şekilde modelleyen ilk grubuz," açıklamasını yaptı.
Bu bilgiler, evrenin Büyük Patlama ile oluşan hidrojen-helyum bileşimi gibi ilkel koşullarını birleştiren simülasyonlardan elde edildi.
Büyük kütleli yıldızlar öldüğünde, çekirdekleri kütleçekim etkisiyle çöker ve evrendeki en yoğun nesneler olan nötron yıldızlarına ve kara deliklere dönüşür. Bu aşırı nesneler, çevrelerindeki madde üzerinde derin bir etki yaratabilecek güçlü X-ışını radyasyonu üretirler.
Araştırmacılar, ilk yıldızların 21-santimetre sinyali üzerindeki etkisini modelleyen önceki çalışmaların bu X-ışını radyasyonunu hesaba katmadığını belirtiyor.
Modellenen sonuçlar, gözlemlenen sinyalle tam olarak aynı olmayabilir; ancak bu çalışma, gökbilimcileri sinyali bulmaya bir adım daha yaklaştırıyor.
Konuyla ilgili bir diğer araştırmacı ise, "Bildirdiğimiz tahminler, evrendeki ilk yıldızların doğasına dair anlayışımız için büyük çıkarımlara sahip," yorumunda bulundu.
"Radyo teleskoplarımızın bize bu ilk yıldızların kütlesi hakkında detaylar verebileceğini ve bu erken dönemdeki ışıkların günümüz yıldızlarından ne kadar farklı olabileceğini gösteriyoruz," diye ekledi.
Araştırma, prestijli bilim dergisi Nature Astronomy'de yayınlandı.
