Süpernovalar, erken galaksilerdeki tozun kaynağıdır.

Arada sırada, evren anlayışımızdaki bir boşluğu doldurmamıza yardımcı olan heyecan verici bir keşif vardır. Bu son keşif durumunda, uzun süredir varsayımda bulunduğumuz, ancak doğrudan çok az kanıtımızın olduğu bir sürecin doğrulanmasına artık sahibiz. Her şeyin kozmik tozla ilgisi var.

Kozmolojinin Standart Modeli’ne göre, hidrojen ve helyum (ve bazı eser miktarda lityum ve benzeri) dışında evrenin tüm elementleri Büyük Patlama’da değil, astrofiziksel süreçlerde oluşmuştur. Kozmik radyasyon, yıldız çarpışmaları ve süpernovalar. Özellikle bizi oluşturan karbon, nitrojen ve oksijen gibi elementler ikincisinde oluşmuştur. Biz de varsaydık.

Bu elementlerin büyük yıldızların çekirdeklerinde birleştiğini bir süredir biliyorduk ve yıldızlar patladığında yıldızlararası uzaya elementler saldıklarını biliyoruz. Ancak bilmediğimiz şeylerden biri, süpernovaların yıldızlararası tozun ana kaynağı olup olmadığıydı.

Toz, yalnızca daha ağır elementlerin kaynağı olarak değil, aynı zamanda genç yıldızların etrafındaki gezegenlerin oluşumunda da merkezi bir rol oynar. Toz olmadan, Dünya gibi gezegenlerin oluşma olasılığı çok daha düşük olacaktır. Süpernova kalıntılarında toz bulunabileceğinden, süpernovaların toz oluşturduğunu varsaymak mantıklıdır. Ancak, süpernovaların çoğunlukla moleküler gaz saldığı ve bunun daha sonra anlamadığımız bir işlemle tozla birleştiği bir durum da olabilir. Her iki şekilde de kanıtımız yoktu.

Ardından, 2014 yılında, Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi (ALMA), süpernova 1987A’nın kalıntısında bol miktarda toz gözlemledi. Bu, süpernovaların önemli bir yıldızlararası toz kaynağı olduğunu doğruladı. Böylece astronomlar, aynı sürecin erken evrende gerçekleştiğini varsaydılar. Evrende ilk süpernovalar meydana gelirken, yıldızların ve gezegen sistemlerinin oluşabileceği bir toz kaynağı yarattılar. Bu, genç gökadaların neden genellikle tozlu ve yüksek oranda yıldız oluşumlu olduğunu açıklar.

Ancak erken evrende henüz bu süreci doğrudan gözlemlemedik. James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST) alınan verileri kullanan bir ekip, iki süpernovanın, SN 2004et ve SN 2017eaw kalıntılarında büyük miktarda toz gözlemledi. 2004et örneğinde, ekip 5.000 Dünya kütlesine eşdeğer toz gözlemledi. Süpernova kalıntısının ne kadar yeni olduğu göz önüne alındığında, süpernovaların galakside ne kadar hızlı toz tohumlayabildiğini ve yıldızlararası uzaya nasıl büyük miktarlarda katkıda bulunabileceğini gösteriyor. Dolayısıyla artık süpernovanın aslında ilk gökadalara toz tohumları ektiğinden emin olabiliriz.

Ekip, gelecekte galaktik tozun onu yaratan süpernova hakkında bize neler öğretebileceğini incelemeyi umuyor. SN 2004et ve SN 2017eaw söz konusu olduğunda, her ikisi de çekirdek çökmesi süpernovaları olarak da bilinen tip II süpernovalardır. Patladıklarını gördüğümüz için kimyasal yapıları hakkında oldukça iyi bir fikrimiz var. Astronomlar, bunu tozlarının bileşimiyle karşılaştırarak, süpernova kökenlerindeki farklılıkların toz bileşiminde nasıl farklılıklara yol açabileceğini daha iyi anlayacaklar. Bu, erken galaksilerin nasıl evrimleştiğine dair anlayışımızı artıracaktır.

referans: Shahbandeh, Melissa ve ark. “Tip IIP süpernova 2004et ve 2017eaw’deki toz rezervuarlarının JWST gözlemleri. ” Royal Astronomical Society’nin Aylık Bildirimleri 523.4 (2023): 6048-6060.