Araştırmacılar, Samanyolu’nda daha önce farklı bir galaksiye ait olmuş olabilecek bazı sıra dışı yıldızlar tespit etti. Bu yıldızların kimyasal yapısını ve galaktik diske yakın hareketlerini inceleyen araştırmacılar, yıldızların ait olduğu “Loki” takma adlı galaksinin yaklaşık 10 milyar yıl önce Samanyolu ile birleşmiş olabileceğini ortaya koydu.
Çalışmanın başyazarı ve Birleşik Krallık’taki Hertfordshire Üniversitesinden astrofizikçi Federico Sestito, yeni keşfedilen yıldızları incelemenin Samanyolu’nun ve hatta evrenin tarihini anlamak açısından “çok önemli” olabileceğini söyledi. Sestito’ya göre Loki, “evrenin genç döneminde oluşan ilk küçük galaksilerden biri” olabilir.
Araştırma, Birleşik Krallık’taki Hertfordshire Üniversitesi öncülüğünde İspanya, Meksika, Kanada ve Şili’den çok sayıda araştırmacının katılımıyla yürütüldü.
Büyük galaksilerin doğuşu
Modern astrofiziğe göre, bilinen büyük galaksiler tek parça halinde doğmaz. Milyarlarca yıl boyunca daha küçük galaksilerle birleşerek oluşurlar ve bazen bu küçük galaksileri tamamen yutarlar. Büyük Patlama’dan kısa süre sonra oluşan erken evrende madde, gaz bulutları halinde kümelenmiş ve ilk ilkel galaksileri oluşturacak şekilde çökmüştü. Bu küçük sistemler zamanla birbirleriyle çarpışıp birleşerek bugün gördüğümüz büyük galaktik yapılara dönüştü.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society dergisinde yayınlanan yeni çalışmada gökbilimciler, galaktik diske alışılmadık derecede yakın yörüngelerde hareket eden, çok yaşlı ve metal bakımından aşırı fakir 20 yıldız belirledi. Galaktik disk, Güneş de dahil olmak üzere Samanyolu’ndaki yıldızların büyük kısmının bulunduğu düz ve dönen bölgeyi ifade ediyor. Araştırmacılar, geçmişte yaşanmış bir birleşmenin gözlemlerini açıklayıp açıklayamayacağını inceledi.
Evrenin oluşan ilk yıldızları yalnızca hidrojen ve helyumdan meydana geliyordu. Daha ağır elementler, yani gökbilimcilerin “metal” olarak adlandırdığı elementler ilk kez bu yıldızların içinde oluştu. Bu yıldızlar yaşamlarının sonunda patladığında çevredeki gazı bu metallerle zenginleştirdi. Böylece her yeni yıldız nesli, bir öncekine göre biraz daha fazla metal içeren maddelerden doğdu.
Bu küçük galaksiler çarpışıp birleşirken yıldızları, gazları ve karanlık maddeleri de büyüyen genç Samanyolu’nun bir parçası haline geldi. Bilgisayar simülasyonlarına göre en erken birleşmelerden gelen yıldızların bugün Samanyolu’nun daha iç bölgelerinde bulunması bekleniyor. Daha geç birleşen galaksilerin yıldızları ise büyük ölçüde galaktik halo adı verilen, parlak diskin ötesine uzanan küresel bölgede dağılmış durumda bulunuyor.
Öte yandan bu fikri test etmek için Samanyolu’nun iç bölgelerinde şimdiye kadar çok az metal fakiri yıldız bulundu. Bu nedenle ekip, galaktik diske yakın yörüngelerde hareket eden 20 metal fakiri yıldızı tespit ettiğinde bunların antik bir birleşmenin kalıntıları olup olmadığını araştırmaya karar verdi.
Teleskoplarla köşe kapmaca
Araştırmacılar, bu yıldızları mevcut bir metal fakiri yıldız kataloğundan belirledi. Daha sonra her bir yıldızı Kanada-Fransa-Hawaii Teleskobu’ndaki güçlü bir spektrograf kullanarak gözlemledi ve kimyasal bolluklarını ortaya çıkardı. Gaia uzay teleskobundan elde edilen hassas konum verileriyle yıldızların uzaklıkları ve Samanyolu içindeki yörüngeleri hesaplandı.
Live Science’a konuşan Sestito, “Bu yıldızların kimyası ve yörüngelerinden elde edilen bilgilerin birleşimi”nin onları yıldızların kökenini incelemeye yönelttiğini söyledi. Antik ve metal fakiri yıldızların çoğunlukla gözlemlendiği galaktik haloda dolaşmak yerine bu yıldızlar, Güneş’ten yalnızca yaklaşık 6 bin 500 ışık yılı uzaklıkta, Samanyolu diskinin yakınında yollar izliyordu.
“Genellikle diskteki yıldızlar Güneş gibi metal bakımından zengin ve daha gençtir” diyen Sestito, “bizim çalışmamızdaki yıldızlar ise yaşlı ve metal bakımından çok fakir; tıpkı cüce galaksilerde görülen yıldızlar gibi” ifadelerini kullandı.
Araştırmacılar ayrıca bazı yıldızların Samanyolu’nun dönüş yönüyle aynı yönde hareket ettiğini, bazılarının ise ters yönde ilerlediğini belirledi. Ancak bu iki grup arasında kimyasal bileşim açısından bir fark bulunmadı. Tek bir galaksinin düşüşünün nasıl olup da zıt yönlerde hareket eden yıldızlar bırakabildiğini açıklamak da zordu.
Yanıt, galaksi oluşumuna ilişkin bilgisayar simülasyonlarından geldi. Eğer birleşme yeterince erken bir dönemde gerçekleştiyse, genç Samanyolu henüz hafif bir yapıdayken ve dönen bir disk haline tam oturmamışken, içeri düşen galaksi yıldızlarını her yöne saçabilecek kadar serbest hareket edebilmiş olabilirdi.
Sestito, “Büyük bir galaksinin erken birleşme geçmişi oldukça kaotik olabilir; farklı küçük sistemler birleşip yıldızlarını çok farklı yörüngelere dağıtabilir” dedi. Bu senaryo hem Samanyolu ile aynı yönde dönen (prograd) hem de ters yönde dönen (retrograd) yörüngeleri açıklayabiliyor ve birleşmenin Büyük Patlama’dan yaklaşık 3 milyar yıl sonra gerçekleştiğine işaret ediyor.
Bunun sonucunda simülasyonlar, genç Samanyolu tarafından 10 milyar yıldan uzun süre önce yutulan tek bir cüce galaksinin, yıldızlarını bugün gözlemlenen yörünge düzenine tam olarak uyacak şekilde dağıtmış olabileceğini gösterdi. Modeller ayrıca bu galaksinin toplam kütlesinin yaklaşık 1,4 milyar Güneş kütlesi civarında olduğunu ortaya koydu.
Araştırma ekibi bu içeri düşen galaksiye “Loki” adını verdi.
Sestito, “Nors mitolojisinde Loki, kurnazlık ve hile tanrısıdır; niyetlerini anlamak zordur. Benzer şekilde bizim bu birleşmeden kalan yıldızlarımız da kökenlerini anlamamız konusunda bizi epey zorladı.” dedi.
Araştırmalar sürüyor
Bununla birlikte yeni bulgular henüz kesinlik taşımıyor. Makale yazarları, sonuçları doğrulamak için daha fazla gözleme ihtiyaç olduğunu düşünüyor.
“Çalışmamız gözlemlenen yıldız sayısı açısından kesinlikle sınırlı” diyen Sestito, yüksek çözünürlüklü spektroskopiyle yıldız gözlemlerinin çok zaman aldığını belirtti. Her yıldız yaklaşık dört saatlik teleskop süresi gerektiriyor; bu nedenle mevcut örneklem küçük kalıyor.
Loki’nin doğasını doğrulamak için araştırmacılar, hem Loki’ye ait olduğu düşünülen yıldızları hem de diğer hedefleri aynı teleskop düzeniyle gözlemlemek zorunda. Böylece bu sistem ile Samanyolu halosunun diğer bölgeleri arasındaki farklar daha net anlaşılabilecek.
Yakında devreye girecek gelişmiş spektroskopik gözlem sistemleri sayesinde gökbilimciler, yörüngeleri ve kimyasal bileşimleri hakkında yüksek kaliteli verilere sahip yüzlerce yıldızı inceleyebilecek.