Bilim adamları bir süredir daha küçük galaksilerin birleşmesiyle galaksilerin büyüyebileceğini biliyorlardı, ancak kendi Samanyolu galaksimizin ataları uzun süredir devam eden bir gizemdi. Şimdi, astrofizikçilerden oluşan uluslararası bir ekip, Samanyolu’nun yörüngesinde dönen küresel kümelerin özelliklerini yapay zeka ile analiz ederek galaksimizin ilk soy ağacını yeniden oluşturmayı başardı. Çalışma, Royal Astronomical Society’nin Aylık Bildirimleri’nde yayınlandı.
Küresel kümeler, neredeyse Evrenin kendisi kadar eski olan bir milyona kadar yıldızdan oluşan yoğun gruplardır. Samanyolu, çoğu bugün yaşadığımız galaksiyi oluşturmak için birleşen daha küçük galaksilerde oluşan bu tür 150’den fazla kümeye ev sahipliği yapıyor. Gökbilimciler on yıllardır küresel kümelerin eski çağlarının , galaksilerin erken toplanma tarihlerini yeniden inşa etmek için “fosil” olarak kullanılabilecekleri anlamına geleceğinden şüpheleniyorlardı . Ancak bu vaadi gerçekleştirmek yalnızca son model cihazlar ve gözlemlerle mümkün hale gelmiştir.
Heidelberg Üniversitesi Astronomi Merkezi’nden (ZAH) Dr. Diederik Kruijssen ve Liverpool John Moores Üniversitesi’nden Dr. Joel Pfeffer liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, şimdi Samanyolu’nun birleşme geçmişini anlamayı ve soy ağacını yeniden oluşturmayı başardı. Bunu yalnızca küresel kümelerini kullanarak başardılar.
Bunu başarmak için, Samanyolu benzeri galaksilerin oluşumuna ilişkin bir dizi gelişmiş bilgisayar simülasyonu geliştirdiler. E-MOSAICS olarak adlandırılan simülasyonları benzersizdir çünkü küresel kümelerin oluşumu, gelişimi ve yok edilmesi için eksiksiz bir model içeriyorlar.
Simülasyonlarda araştırmacılar, küresel kümelerin yaşlarını, kimyasal bileşimlerini ve yörünge hareketlerini, 10 milyar yıldan daha önce oluştukları ata galaksilerin özellikleriyle ilişkilendirebildiler. Bu içgörüleri Samanyolu’ndaki küresel küme gruplarına uygulayarak, yalnızca bu öncü galaksilerin kaç yıldız içerdiğini değil, aynı zamanda Samanyolu’na ne zaman birleştiklerini de belirleyebildiler.
Kruijssen, “Küresel kümelerin özelliklerini, ev sahibi galaksinin birleşme geçmişine bağlamadaki ana zorluk, galaksi birleşiminin, küresel kümelerin yörüngelerinin tamamen yeniden karıştırıldığı, son derece dağınık bir süreç olması olmuştur” diye açıklıyor.
Gri gölgeleme, gazın parçalandığını, yıldızları oluşturduğunu ve merkez galaksiye düştüğünü gösteriyor.
Yeni doğan yıldızlar yoğun radyasyon ve süpernova patlamalarıyla gaza baloncuklar üfler.
Küresel kümeler renkli noktalarla gösterilir ve renk kimyasal bileşimi gösterir (mavi kümeler, helyumdan daha düşük seviyede elementlere sahipken, kırmızı kümeler bu tür elementlerin yüksek seviyelerine sahiptir).
Zamanla, merkez galaksinin daha küçük uydu galaksilerle birleşmesi, çok sayıda küresel küme meydana getirir.
Bu kümelerin yaşları, kimyasal bileşimi ve yörüngeleri, başlangıçta oluştukları öncü galaksinin kütlesini ve aynı zamanda merkez galaksi ile birleştiği zamanı ortaya koyuyor.
Hepsi birlikte, Samanyolu’nun soy ağacının deşifre edilmesini sağladı.
Telif Hakkı: J. Pfeffer / D. Kruijssen / R. Crain / N. Bastian
“Geride kalan karmaşık sistemi anlamak için, yapay zeka kullanmaya karar verdik. Küresel küme özelliklerini ana galaksi birleşme geçmişiyle ilişkilendirmek için E-MOSAICS simülasyonları üzerine yapay bir sinir ağı eğittik. Algoritmayı test ettik ve simülasyonlarda on binlerce kez ve sadece küresel küme popülasyonlarını kullanarak simüle edilmiş galaksilerin birleşme geçmişlerini ne kadar doğru bir şekilde yeniden oluşturabildiğine şaşırdılar.”
Bu başarıdan ilham alan araştırmacılar, Samanyolu’nun birleşme tarihini deşifre etmeye başladılar. Bunu başarmak için, her birinin yörüngesel hareketlerine göre aynı öncü galakside oluştuğu düşünülen küresel küme gruplarını kullandılar. Araştırmacılar, bu küresel küme gruplarına sinir ağını uygulayarak, yalnızca öncü galaksilerin yıldız kütlelerini ve birleşme zamanlarını yüksek hassasiyette tahmin etmekle kalmayıp, aynı zamanda Samanyolu ile gizemli bir galaksi arasında daha önce bilinmeyen bir çarpışmayı da ortaya çıkarmıştır. Araştırmacılar bu çarpışmaya “Kraken” adını verdi.
Kruijssen, “Kraken ile çarpışma, Samanyolu’nun şimdiye kadar yaşadığı en önemli birleşme olmalı” diye ekliyor. “Daha önce, yaklaşık 9 milyar yıl önce meydana gelen Gaia-Enceladus-Sosis galaksisi ile bir çarpışmanın en büyük çarpışma olayı olduğu düşünülüyordu. Ancak, Kraken ile birleşme 11 milyar yıl önce Samanyolu sırasında gerçekleşti. Sonuç olarak, Kraken’la çarpışma o zamanlar Samanyolu’nun neye benzediğini gerçekten değiştirmiş olmalı.”
Tüm bunlar birlikte ele alındığında, bu bulgular, araştırmacı ekibinin galaksimizin ilk tam birleşme ağacını yeniden inşa etmesine izin verdi. Samanyolu, tarihi boyunca 100 milyondan fazla yıldızla yaklaşık beş galaksiyi ve en az 10 milyon yıldızla yaklaşık on beş galaksiyi yamyam etti. En büyük ata galaksiler, 6 ila 11 milyar yıl önce Samanyolu ile çarpıştı.
Araştırmacılar, tahminlerinin gelecekteki çalışmaları bu ata galaksilerin kalıntılarını aramaya teşvik etmesini bekliyorlar. Kruijssen, “Beşten fazla öncü galaksinin enkazı tespit edildi. Mevcut ve yakında çıkacak olan teleskoplarla hepsini bulmak mümkün olmalı,” diye bitiriyor.
