Hubble’a göre cüce galaksiler oksijenlerinin yalnızca %11’ini tutabildi

Samanyolu’nun çevresindeki küçük galaksiler, kendi yıldızlarının ürettiği oksijenin neredeyse tamamını kaybetmiş durumda. Hubble Uzay Teleskobu gözlemlerine dayanan bir sayım, tipik bir cüce galakside yıldızlarının dövdüğü her dokuz oksijen atomundan yalnızca birinin hâlâ galaksinin içinde durduğunu ortaya koyuyor; geri kalanı, gökbilimcilerin sayabildiği galaksinin içinde artık yok.

Oksijen, hidrojen ve helyumdan sonra evrende en bol bulunan elementtir ve gökbilimciler onu, kayalık gezegenlerin, suyun ve canlıların hammaddesi olan bütün ağır elementlerin yerine kullanır. Cüce galaksiler evrende en yaygın görülen galaksi türüdür. Eğer yıldızlarının ürettiğinin çoğunu düzenli olarak dışarı atıyorlarsa, evrenin ağır elementlerinin büyük bir kısmı galaksiler arasındaki neredeyse boş uzayda son bulmuş olmalı. Üstelik bir galaksinin kimyasının geri kalanını doğru veren bilgisayar simülasyonları, çok daha fazlasının geride kalması gerektiğini söylüyor.

Galaxies Losing Oxygen via Winds (GLOW) adlı proje, hâlâ yıldız oluşturan, gaz bakımından zengin 37 cüce galaksiyi inceledi. Bu galaksiler, yıldızlarının ürettiği oksijenin %4 ile %25’i arasında bir kısmını, ortalama %10,7’sini tutuyor. Yaygın olarak kullanılan bir galaksi simülasyonu seti ise bunun iki ila dört kat daha fazlasını öngörüyor.

Analize, Space Telescope Science Institute ve Rutgers Üniversitesi’nde görev yapan, NASA’nın Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’nun bilim operasyonları merkezinin başında bulunan gökbilimci Kristen McQuinn liderlik etti ve çalışma The Astrophysical Journal’da yayımlandı. “Oksijenin geçmişte bir noktada galaksilerin içinde olması gerektiğini biliyoruz, yani oksijen dışarı atılmış olmalı,” diyor araştırmanın ortak yazarlarından, Utah Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan Grace Telford. “Bunu yapmak içinse maddeyi ev sahibi galaksilerden galaksiler arasındaki uzaya sürmek üzere büyük kütleli yıldızlardan ve süpernova patlamalarından gelen enerjiye ihtiyaç var.”

Bir galaksideki oksijen envanteri nasıl çıkarılır

Çalışma bir denetim gibi işliyor. Önce ekip, her galaksinin yaşamı boyunca ne kadar oksijen ürettiğini tahmin etti. Oksijenin çoğu, süpernova olarak sonlanan büyük kütleli yıldızlardan gelir; dolayısıyla üretilen miktar, bir galaksinin oluşturduğu toplam yıldız kütlesini izler. Araştırmacılar bu kütleyi NASA’nın emekliye ayrılmış Spitzer Uzay Teleskobu’nun kaydettiği kızılötesi ışıktan ölçtü ve standart bir verim değeriyle, yani yıldıza dönüşen her birim gaz için salınan yeni oksijen kütlesiyle oksijene çevirdi.

Ardından hâlâ orada olanı saydılar. Hubble’ın arşiv görüntüleri her galaksinin tek tek yıldızlarını ayırt ediyor; bu yıldızların renkleri ve parlaklıkları ne zaman oluştuklarını ve ne kadar oksijen hapsettiklerini ortaya koyuyor. Radyo teleskopları, New Mexico’daki Very Large Array ve Australia Telescope Compact Array, hidrojen gazını yaydığı zayıf radyo sinyali üzerinden tarttı. Genç yıldızların çevresindeki parlayan bulutların optik tayfları o gazın oksijen içeriğini verdi; toz taneciklerinde hapsolmuş oksijen için yapılan bir düzeltme de hesabı tamamladı.

Galaksiler bilinçli olarak seçildi. Kabaca 3 ila 20 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunuyorlar; bu, Hubble’ın tek tek yıldızları seçebilmesi için yeterince yakın bir mesafe, ki bilinen cüce galaksilerin çoğu için bu imkânsızdır. Kütleleri birkaç milyondan birkaç milyar Güneş kütlesine kadar uzanıyor; yani teorinin süpernova rüzgârlarının en çok zarar vermesi gerektiğini öngördüğü aralıkta yer alıyorlar. Hiçbiri büyük bir galaksinin uydusu olarak yörüngesinde dönmüyor. Tuttukları oksijenin neredeyse tamamı gazlarında bulunuyor; yıldızlarda ve tozda ise çok daha küçük miktarlarda.

Daha büyük galaksiler üç ila dört kat fazlasını tutuyor

Kayıplar, daha büyük galaksilerin yanında aşırı görünüyor. Çalışma, daha önceki sonuçları bir araya getirerek yaklaşık on milyar Güneş kütlesi ve üzerindeki galaksilerde tutma oranının üç ila dört kat arttığını gösteriyor; bu galaksilerde tutulan oksijenin çoğu gazda değil, yıldızlarda kilitli. Samanyolu’na en yakın büyük sarmal olan Andromeda, Telford ve meslektaşlarının benzer bir yöntemle yaptığı daha önceki bir analize göre ağır elementlerinin %38’ini elinde tutmuş; bunun büyük kısmı yıldızlarda.

Alışılmış açıklama kütleçekim. Küçük bir galaksinin kütleçekim kuyusu sığdır, dolayısıyla patlayan yıldızların şok dalgaları gazı galaksinin tutamayacağı hızlarla dışarı sürebilir. GLOW verileri, kaçan rüzgârların geride kalan gazın yaklaşık iki katı oksijen derişimi taşıdığı ve bu galaksilerin ayrıca galaksiler arası uzaydan, evrenin sıradan maddesindeki paylarının işaret edeceğinden yaklaşık %40 daha az taze gaz çektiği basit bir modele uyuyor.

Küçük uçta, aynı grubun daha önce incelediği soluk bir cüce olan Leo P, oksijeninin %5’ini tutmuş. Samanyolu’nun kendi uydularından bazıları yalnızca %1 ila %3’ünü elinde tutuyor, ancak büyük galaksi onların gazını da sıyırıp aldığı için kayıplarının nedeni farklı.

Ortam da önemli görünüyor. Herhangi bir büyük komşusundan yaklaşık 3 milyon ışık yılından daha uzakta olan cüce galaksiler, oksijenlerinin tutarlı biçimde düşük bir payını koruyor. Büyük bir galaksiye daha yakın olanlar, daha yoğun ortamlarda bulunanlar ise daha fazlasını tutma eğiliminde; bu belki dış basıncın dışarı atılan gazı geri itmesinden, belki de başkalarının dışarı savurduğu oksijeni toplamalarından kaynaklanıyor. Ve ekibin beklediğinin aksine, bir galaksinin ne kadar oksijen tuttuğu, galaksinin kütlesi ile gazının oksijen içeriği arasındaki standart ilişkideki konumuyla örtüşmedi.

Simülasyonlar kimyayı doğru, oksijen bütçesini yanlış veriyor

Bu son sonuç, çalışmayı cüce galaksilerin ötesinde önemli kılan şey. Kozmolojik simülasyonlar kütle-metal bolluğu ilişkisini yeniden üretmek üzere ayarlanır ve ekibin karşılaştırdığı üç simülasyon da bu kütlelerde bunu iyi başarıyor. Yine de aynı simülasyonlar galaksilerinin içinde çok fazla oksijen tutuyor; bir set, ölçülenin iki ila dört katı daha yüksek bir tutma oranı öngörüyor. Ayrıca tutma oranının kütleyle dik biçimde artması gerektiğini öngörüyorlar; birleştirilmiş gözlemlerse bunu göstermiyor.

Simülasyonlar doğru ortalama kimyaya ulaşırken oksijeni yanlış yönde hareket ettiriyor. Yazarlar, bu tür bir uyumsuzluğun, her simülasyonun tek tek patlamaları çözemediği için yaklaşmak zorunda olduğu yıldız geri beslemesi, süpernovaların ve büyük kütleli yıldızların enjekte ettiği enerji, için birbiriyle yarışan tarifleri ayırabileceğini savunuyor.

Sayımın çözüme kavuşturamadıkları

En büyük açık soru, kayıp oksijenin nereye gittiği. Bu galaksilerden bazılarının çevresindeki yaygın gaz halesinin morötesi gözlemleri yüksek düzeyde iyonlaşmış oksijen tespit etti, ancak bu, üretilen oksijenin yalnızca %1 ila %7’sini oluşturuyor. Oksijenin diğer hâllerdeki payı için yapılacak bir düzeltme, halenin payını %5 ile %35 arasında bir yere çıkarabilir; bu aralık, oksijenin çoğunun galaksisinin yakınında mı oyalandığını yoksa galaksiler arası uzaya kalıcı olarak mı kaçtığını belirsiz bırakıyor. Ekip, hale gazı dengede değilse bu düzeltmenin bile geçerli olmayabileceğini not ediyor.

Denetim aynı zamanda varsayımlara dayanıyor. Yıldız kütleleri yaklaşık %33’lük bir belirsizlik taşıyor ve üretilen oksijen, benimsenen süpernova verimlerine ve doğumda varsayılan yıldız kütlesi karışımına bağlı. Simülasyonlar da farklı verimler ve bir galaksinin nerede bittiğine dair farklı tanımlar kullanıyor; bu yüzden yazarlar sayıların birebir karşılaştırılmasına karşı uyarıyor, genel eğilimlerin ise sağlam olduğunu söylüyor. Çevresel örüntü küçük bir örnekten geliyor ve ihtiyatlı olarak nitelendiriliyor; 37 galaksinin tamamı da kozmik komşuluğumuzdaki gaz bakımından zengin, yıldız oluşturan alan cüceleri, yani her tür küçük galaksi değil.

Cüce galaksiler ve kayıp oksijen hakkında sık sorulan sorular

Cüce galaksi nedir?

Cüce galaksi, Samanyolu’nun yüz milyarlarca yıldızına karşılık birkaç bin ile yüz milyonlarca yıldız barındıran küçük bir galaksidir. Cüceler evrendeki en kalabalık galaksi türüdür. Bu çalışmadaki galaksiler gaz bakımından zengin ve hâlâ yıldız oluşturuyor.

Bir galaksideki oksijen nereden gelir?

Neredeyse tamamı büyük kütleli yıldızların içinde üretilir ve bu yıldızlar süpernova olarak patladığında salınır. Her yıldız kuşağı çevresindeki gazı zenginleştirir; sonraki yıldızlar ve gezegenler de bu zenginleşmiş malzemeden oluşur. Dünya’nın havasındaki ve suyundaki oksijen, Güneş var olmadan çok önce bu şekilde dövülmüştür.

Kayıp oksijen nereye gitti?

Süpernovaların sürüklediği rüzgârlar onu galaksilerin dışına itti. Bir kısmı her galaksinin çevresindeki yaygın gaz halesinde bulunuyor, ancak ölçülen hale oksijeni açığın yalnızca küçük bir bölümünü karşılıyor. Geri kalanı galaksiler arası uzaya tamamen kaçmış olabilir ve mevcut veriler henüz hangisinin doğru olduğunu söyleyemiyor.

Küçük galaksiler neden büyüklerden daha fazla oksijen kaybediyor?

Kütleçekimleri daha zayıf, bu yüzden patlayan yıldızların enerjisi gazı onlardan daha kolay yukarı kaldırabiliyor. Andromeda gibi büyük sarmal galaksiler çok daha büyük bir payı, çoğunlukla yıldızlarının içinde kilitli olarak koruyor. GLOW galaksileri ortalama olarak yaklaşık onda birini tuttu.

Roman daha da soluk galaksilerin peşine düşecek

GLOW sayımı, 2 Kasım 2026’da The Astrophysical Journal’da, galaksi verilerinin eşlik eden bir atlasıyla birlikte Astrophysical Journal Supplement Series’te yayımlandı; ön baskılar ağustosta paylaşılmıştı. McQuinn’in, yeni fırlatılan Roman Uzay Teleskobu’nda gökyüzünün geniş bir bölgesinde daha da küçük ve soluk galaksiler bulmaya yönelik onaylanmış bir programı var; ardından bunları Hubble ve James Webb Uzay Teleskobu ile derinlemesine incelemeyi umuyor. Telford ise birkaç GLOW galaksisinde oksijeni üreten ve onu galaksilerin dışına süren tek tek büyük kütleli yıldızları Hubble ile inceliyor.

Kaynak: McQuinn et al., “GLOW. II. A Census of Oxygen in Low-mass Galaxies,” The Astrophysical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-4357/ae93a6

Etiketler: astronomi, Hubble, cüce galaksiler, NGC 4449, oksijen, süpernovalar