James Webb Uzay Teleskobu (JWST), GN-z11 galaksisinin yakınındaki Hebe adlı yapıda çok sıra dışı bir sinyal doğruladı. Roberto Maiolino, Hannah Übler ve ekip arkadaşlarının ilk çalışmasına göre bu kaynak, z=10.6 düzeyinde yani evrenin çok erken bir döneminde (Büyük Patlamadan 430 milyon yıl sonra) görülüyor. GN-z11’den yalnızca 3 kiloparsek (kpc) uzakta bulunuyor. Çalışmanın merkezindeki, tespit edilen güçlü Helyum II çizgisi bulgusu yer alıyor. He II, yani iyonize helyum (ionized helium), çok enerjik ışınım kaynaklarına işaret eden bir tayfsal iz olarak biliniyor.
Çalışmanın asıl önemi, daha önce öne sürülen He II yayıcısının yeni ve daha güçlü verilerle doğrulanması. JWST’nin NIRSpec-IFU gözlemlerine dayanan çalışma, He II emisyonunun gerçek olduğunu, hatta tayfta iki bileşene ayrıldığını gösteriyor.
Ek olarak çizginin eşdeğer genişliği (equivalent width) çok yüksek çıkıyor. Aynı sinyalde metal çizgileri görülmemesi daha da kritik. Astronomide metal, hidrojen ve helyum dışındaki ağır elementler anlamına geliyor. Yani bu kaynakta karbon, oksijen gibi sonraki yıldız nesillerinin geride bırakacağı izler henüz görünmüyor.
Hγ neden önemli?
İlk çalışmanın yorumu, ikinci bir makaleyle daha da güçleniyor. Elka Rusta, Stefania Salvadori, Roberto Maiolino ve arkadaşlarının ön baskısı, aynı konumdan Hγ yani hidrojen-gama (hydrogen-gamma) çizgisinin de tespit edildiğini temel alıyor. İlk makale de bu bağımsız Hγ tespitine açıkça atıf yapıyor.
Güçlü He II ile birlikte Hγ görülmesi ve buna rağmen metal çizgilerinin çıkmaması, tabloyu sıradan yıldız popülasyonlarından uzaklaştırıp Popülasyon III (Population III) yorumuna yaklaştırıyor. Popülasyon III yıldızları, evrende ilk oluşan, metalsiz ya da neredeyse metalsiz ilk yıldız nesli olarak düşünülüyor.
“Bulduk” işareti çok güçlü
Maiolino ve ekibi, gözlenen He II emisyonunu Popülasyon III yıldızlarıyla açıklıyor. Makale, diğer kaynak sınıflarının ya da alternatif fiziksel mekanizmaların bu sinyali tatmin edici biçimde açıklayamadığını söylüyor. Çalışma mevcut veri içinde en güçlü senaryonun Pop III olduğunu savunuyor. Yani burada sadece egzotik bir sinyal değil, oldukça daralan bir olasılık alanı var.
İkinci makale, Hebe’nin iki bileşeni olan C1 ve C2 için daha ileri bir yorum getiriyor. Buna göre her iki bileşen de o kadar ilkel ki, ölçülen metal çizgisi üst sınırları ancak yıldız kütlesinin yüzde 50’den fazlasının Pop III yıldızlarından oluştuğu sistemlerle açıklanabiliyor.
Makalenin en çarpıcı iddiası ise C1’in saf bir Pop III sistemiyle uyumlu olması. Yani ikinci çalışma tek bir yıldızın bulunduğunu söylemiyor; Hebe’nin C1 bileşeninin, büyük ölçüde ya da tamamen ilk yıldız neslinden oluşan bir sistem olabileceğini savunuyor.
Evrenin ilk yıldızları
Rusta ve ekibinin çalışması yalnızca “ilk yıldız olabilir” demekle kalmıyor bu yıldızların kütle dağılımını da tartışıyor. Buradaki ana kavram IMF, yani başlangıç kütle fonksiyonu (initial mass function). Bu, bir yıldız topluluğunda yıldızların hangi kütle aralıklarında doğduğunu anlatan dağılım.
Makale, Hebe verisinin özellikle daha top-heavy bir IMF ile, yani bugünkü yıldız oluşumuna kıyasla daha yüksek kütleli yıldızları daha çok üreten bir dağılımla uyumlu olduğunu söylüyor. Başka deyişle: ilk yıldızlar, modern evrendeki yıldızlara göre daha iri, daha sıcak ve daha kısa ömürlü doğmuş olabilir.
Her iki çalışma da şu an arXiv ön baskı aşamasında. Yani elimizde çok güçlü, birbirini destekleyen iki çalışma var; ama bu sonuçların yeni gözlemlerle ve hakemli yayın süreciyle daha da sağlamlaşması gerekiyor. Kısacası “kesin olarak bulduk” demek için erken, ama “şimdiye kadarki en güçlü aday kanıtlardan biri” demek için ciddi gerekçelerimiz var.
Kaynaklar: 1. Makale-Arxiv, 2. Makale-Arxiv