Yeni araştırmalara göre evrenin ilk yıldızları kozmik karanlık çağlarda ortaya çıktığında, Güneş’in kütlesinin 10.000 katı büyüklüğündeydi.
Yeni bir çalışma, kozmostaki ilk yıldızların güneş kütlesinin 10.000 katından fazla, bugün yaşayan en büyük yıldızlardan kabaca 1.000 kat daha büyük olabileceğini buldu. Günümüzde en büyük yıldızlar 100 güneş kütlesine eşit durumda. Ancak araştırmacılar, erken evrenin çok daha egzotik bir yer olduğunu, hızlı yaşayan ve çok, çok genç yaşta ölen mega-dev yıldızlarla dolu olduğunu buldu. Ve bu ölüme mahkûm dev yıldızlar bir kez öldüklerinde, koşullar bir daha oluşmaları için de asla uygun olmalı
Kozmik Karanlık Çağlar
13 milyar yıldan daha uzun bir süre önce, Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra evrende yıldız yoktu. Neredeyse tamamen hidrojen ve helyumdan oluşan ılık bir nötr gaz çorbasından başka bir şey de yoktu. Yüz milyonlarca yıl boyunca, bu nötr gaz çorbası giderek daha yoğun madde topları halinde birikmeye başladı. Bu dönem ise Kozmik Karanlık Çağlar olarak biliniyor.
Günümüz evreninde yoğun madde topları yıldızları oluşturmak için hızla çökerler. Ancak bunun nedeni, modern evrenin erken evrende eksik olan bir şeye sahip olması: hidrojen ve helyumdan daha fazla ağırlığa sahip birçok element. Bu elementler enerjiyi yayma konusunda çok verimli. Bu verimlilik, yoğun kümelerin çok hızlı bir şekilde küçülmesine ve nükleer füzyonu tetiklemek için yeterince yüksek yoğunluklara çökmesine izin verir. Bu süreç de daha hafif elementleri daha ağır elementlerle birleştirerek yıldızlara güç verir.
Ancak daha ağır elementleri elde etmenin tek yolu aynı nükleer füzyon sürecinden geçiyor. Bu da oluşan, kaynaşan ve ölen çok sayıda yıldız nesli, kozmosu mevcut durumuna getirip zenginleştirdi. Hızlı bir şekilde ısı salma yeteneği olmayan ilk nesil yıldızlar çok daha farklı ve çok daha zor koşullar altında oluşmak zorunda kaldı.
Soğuk Cepheler
Bu ilk yıldızların bilmecesini anlamak için astrofizikçilerden oluşan bir ekip, o zamanlar neler olup bittiğini anlamak için karanlık çağların gelişmiş bilgisayar simülasyonlarına yöneldi. Bulgularını ocak ayında ön baskı veri tabanı arXiv’de yayımlanan bir makaleden bildirdiler ve akran incelemesi için Monthly Notices of the Royal Astronomical Society’ye gönderdiler.
Yeni çalışma, tüm olağan kozmolojik bileşenleri içeriyor: galaksilerin büyümesine yardımcı olacak karanlık madde, nötr gazın evrimi, kümelenmesi ve de gazı soğutabilen ve bazen yeniden ısıtabilen radyasyon. Ancak çalışmaları, diğerlerinde eksik olan bir şeyi içeriyor: önceden oluşturulmuş yapılara çarpan soğuk cepheler, yani hızlı hareket eden soğuk madde akışları.
Araştırmacılar, karmaşık bir etkileşim ağının ilk yıldız oluşumundan önce geldiğini buldular. Süreç şöyle işledi: Nötr gazı birikmeye ve bir araya toplanmaya başladı. Hidrojen ve helyum, nötr gaz kümelerinin yavaşça daha yüksek yoğunluklara ulaşmasını sağlayan bir miktar ısı açığa çıkardı. Ancak yüksek yoğunluklu yığınlar çok ısındı ve nötr gazı parçalayan ve birçok küçük kümeye bölünmesini önleyen radyasyonu üretti. Bu da bu kümelerden yapılan yıldızların inanılmaz derecede büyük hâle getirdi.
Süper Kütleli Yıldızlar
Radyasyon ve nötr gaz arasındaki bu ileri geri etkileşimler, ilk galaksilerin başlangıcı olan büyük nötr gaz havuzlarına yol açtı. Bu proto-galaksilerin derinliklerindeki gaz, hızla dönen yığılma disklerini -modern evrendeki kara delikler de dahil olmak üzere büyük nesnelerin etrafında oluşan hızlı akan madde halkaları- oluşturdu.
Bu arada, proto-galaksilerin dış kenarlarına soğuk gaz cepheleri yağdı. En soğuk ve en büyük cepheler, proto-galaksilere, birikim diskine kadar nüfuz etti.
Bu soğuk cepheler hem kütlelerini hem de yoğunluklarını hızla kritik bir eşiğe yükselterek disklere çarptı ve böylece ilk yıldızların ortaya çıkma süreci başladı. İlk yıldızlar herhangi bir normal füzyon fabrikası değildi. Füzyon çekirdeklerini aynı anda ateşleyen, küçük parçalara ayrıldıkları aşamayı atlayan devasa nötr gaz yığınlarıydılar.
Bu ilk yıldızlar inanılmaz derecede parlak ve bir milyon yıldan daha az yıl süren son derece kısa bir ömür yaşamışlar (Modern evrendeki yıldızlar milyarlarca yıl yaşayabilir). Sonrasındaysa, şiddetli süpernova patlamalarında ölmüşler.
Bu patlamalar, iç füzyon reaksiyonlarının ürünlerini (hidrojen ve helyumdan daha ağır elementler) taşımış olmalı ki bu da daha sonra yıldız oluşumunun bir sonraki turunun filizlenmesini mümkün oldu. Ancak artık daha ağır elementlerle kirlenmiş olan süreç kendini tekrar edemedi ve bu devasa yıldızlar bir daha asla kozmik sahnede görünmedi.
Derleyen: Ceren Korkmaz
