Büyük Patlama’dan Sonrası

Günümüzde Büyük Patlama’dan sonrası hakkında yapılan araştırmalarda başvurulan iki yöntemden bahsedilebilir. Bu yöntemlerden birincisi uzak geçmişi “doğrudan” gözlemlemek. Işık uzayda sonlu bir hızla (saniyede yaklaşık 300.000 kilometre) yol aldığı için esasen biz her zaman geçmişi gözlemleriz. Örneğin güneş ışığının Dünya’ya ulaşması yaklaşık sekiz dakika sürer. Dolayısıyla gündüz vakti başımızı kaldırıp gökyüzüne baktığımızda gördüğümüz aslında Güneş’in sekiz dakika önceki halidir. Benzer biçimde gece vakti gökyüzüne baktığımızdaysa aslında yıldızların çok uzun yıllar önceki hallerini görürüz. Bu yüzden yaklaşık 14 milyar yıl önce meydana gelen Büyük Patlama’dan sonra evrenin hangi durumda olduğunu çok uzak yıldızları gözlemleyerek anlayabiliriz. Milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki yıldızlardan gelip bugün Dünya'ya ulaşan solgun ışık, evrenin milyarlarca yıl önceki durumu hakkında bilgi verir.

Büyük Patlama’dan sonrası hakkında yapılan araştırmalarda başvurulan diğer yöntemse bugün görece yakın çevremizde bulunan, çok eski zamanlarda oluşmuş yıldızları gözlemlemektir. Bu yıldızlar üzerinde yapılan gözlemler, yıldızların uzak geçmişteki değil yakın geçmişteki halleri hakkında bilgi verir. Ancak kuramsal fizik bilgilerini kullanarak bu yıldızların çok eski zamanlardaki özellikleri hakkında çıkarımlar yapmak mümkündür.

İçinde bulunduğumuz Samanyolu Gökadası’nda yüz milyarlarca yıldız var. Bu yıldızların hangilerinin daha yaşlı olduğu, içerdikleri element türleri incelenerek anlaşılabilir. Büyük Patlama’dan kısa süre sonra evren tamamen hidrojenden, helyumdan ve az miktarda lityumdan oluşuyordu. Bugün hayatın temeli olan oksijen, karbon, azot, demir ve diğer elementlerse yoktu. Bu elementlerin tamamı yıldızların merkezinde çekirdek tepkimeleri sırasında oluşmuş ve süpernova patlamaları sırasında çevreye saçılmıştır. Dolayısıyla eğer bir yıldız neredeyse tamamen hidrojen ve helyumdan oluşuyor ve metal bakımından çok fakirse o yıldızın evrenin ilk zamanlarında oluştuğu düşünülebilir.

Samanyolu’ndaki ilk yıldızların gökadanın merkezine yakın bölgelerde oluştuğu düşünüldüğü için gökbilimciler uzun yıllardır yaşlı yıldızlar bulmak amacıyla Samanyolu’nun merkezindeki yıldızları gözlemliyor. Ancak sonuçlar bu bölgedeki yıldızların pek çoğunun metal içeriğinin Güneş Sistemi’ne görece çok daha yakın yıldızlarınkine benzediğini gösteriyor. Her ne kadar gökadanın merkezinde yaşı on milyar yılın üzerinde pek çok yıldız olsa da, bu yıldızlar Büyük Patlama’dan sonrasını anlamak için hâlâ çok genç.

Samanyolu’ndaki en yaşlı yıldızları bulmaya çalışan bir grup gökbilimci, yeni bir yöntem kullanarak çalışmalarını hızlandırmayı başardı. Metal bakımından fakir olan yıldızlar diğer yıldızlardan daha mavi görünür. Gökbilimciler bu durumdan yararlanarak Samanyolu’nun merkezindeki milyonlarca yıldız arasından en yaşlılarını belirlemeye çalışmış. Öncelikle Avustralya’daki ve Şili’deki teleskoplar kullanılarak çok yaşlı olduğu düşünülen 14.000 yıldız belirlenmiş. Sonra bu yıldızlar, büyük teleskoplarla daha detaylı incelenmiş. Sonuç olarak metal bakımından fakir 23 yıldız belirlenmiş. Şili’deki Atacama Çölü’nde bulunan teleskoplar kullanılarak elde edilen sonuçlar, bu yıldızların dokuz tanesinin içerdiği metal miktarının Güneş’inkinin binde birinden daha az olduğunu gösteriyor. Hatta içerdiği metal miktarı Güneş’inkinin on binde birinden bile daha az olduğu belirlenen bir yıldız, bugüne kadar keşfedilmiş en metal fakiri yıldız oldu.

Araştırmacılar, keşfettikleri dokuz metal fakiri yıldızın evrenin çok eski zamanlarında oluştuğundan emin olmak için çeşitli çalışmalar yapmış. Yıldızların gökyüzündeki hareketlerinin gözlemlenmesiyle elde edilen veriler kullanılarak yapılan hesaplar, dokuz yıldızın yedisinin ömürlerinin tamamını Samanyolu’nun merkezi civarında geçirdiklerini gösteriyor. Bu yıldızların çok yaşlı olma ihtimalleri yüksek. Diğer iki yıldızınsa Samanyolu’nun başka bölgelerinde oluştuğu, ancak zaman içinde göç ederek gökadanın merkezi civarına geldikleri anlaşılıyor. Bu yıldızların metal bakımından fakir olmalarının nedeni çok yaşlı olmaları değil, oluştukları bölgelerdeki metal yoğunluğunun düşük olması.

Araştırmacıların bu çalışma sırasında keşfettikleri yıldızların, kendilerinden daha önce oluşmuş ve ölmüş yıldızların izlerini taşıdığı belirtiliyor. Bu kimyasal izler, ilk yıldızların hipernova olarak adlandırılan ve süpernovalardan on kat daha fazla enerji içeren patlamalarla öldüğünü gösteriyor.

Araştırmacılar, gelecekte de benzer çok yaşlı yıldızlar bulmayı ve yapılacak çalışmalarla Büyük Patlama’dan sonrası hakkındaki bilgilerimizi artırmayı amaçlıyor.

Kaynak:

• Howes, L. M., ve ark., “Extremely metal-poor stars from the cosmic dawn in the bulge of the Milkyway”, Nature, http://dx.doi.org/10.1038/nature15747, 2015.