Gökyüzündeki küçük galaksiler, yıldızların yaptığı oksijenin büyük bölümünü ellerinde tutamıyor. Hubble verileriyle 37 yakın cüce galaksinin kimyasal hesabını çıkaran GLOW çalışması, üretilen oksijenin ancak yüzde 4 ila 25'inin bu galaksilerde kaldığını; ortalamanın yüzde 11 olduğunu buldu. Bu sonuç, bir galaksinin yıldız üretme geçmişini okumak için kullandığımız oksijen izinin, galaksinin dışına taşınan madde yüzünden eksik olduğunu gösteriyor.
Oksijen burada Dünya'daki yaşam çağrışımı nedeniyle seçilmiş bir element değil. Hidrojen ve helyumdan sonra evrende bol bulunan bu element, büyük yıldızların içindeki nükleer tepkimelerde üretiliyor ve tayf çizgileriyle izlenebiliyor. Bir cüce galaksinin yıldızlarını, gazını ve tozunu sayabildiğinizde şu hesap kuruluyor: Yıldızların geçmişte üretmiş olması gereken oksijen ne kadar, bugün gözlenen oksijen ne kadar? Aradaki fark, galaksinin madde döngüsüne dair fiziksel bir kayıt.
Yeni çalışmanın gücü, bu hesabı yalnız bir gaz tayfına yaslamamasında. Araştırmacılar Hubble'ın tek tek ayırabildiği yıldızlardan yıldız oluşum tarihçelerini çıkardı; yıldızlararası gazın metal bolluğu ve gaz kütlesiyle bunları birleştirdi. Örneklem, 6 megaparsekten daha yakın, yıldız kütleleri yaklaşık 10 üzeri 6,5 ile 10 üzeri 9,5 Güneş kütlesi arasında değişen 37 gaz zengini galaksiden oluşuyor. Bu ölçek aralığı, süpernova geri beslemesinin galaksinin çekimine karşı en etkili olması beklenen bölge.
Geri besleme, yıldız oluşumunu alkışlayan bir süs terimi değildir. Büyük bir yıldız yaşamını süpernova ile bitirdiğinde, çevresindeki gaza enerji ve momentum aktarır. Birçok patlama aynı dönemde gerçekleşirse sıcak gaz, galaksinin diskinden dışarı doğru akar. Küçük galaksilerin kaçış hızı düşüktür; bu yüzden aynı rüzgâr, Samanyolu kütlesindeki bir galaksinin yalnızca çevresine taşıyacağı maddeyi daha uzaklara gönderebilir.
Burada kritik ayrım şudur: Çalışma oksijenin her atomunu uzayda tek tek yakalamış değildir. Araştırmacılar üretilen toplam miktarı yıldız oluşum tarihçesinden, elde kalan miktarı yıldızlararası ortamın ölçümlerinden hesaplıyor. Eksik bütçe sağlam bir bulgu; eksik oksijenin ne kadarının galaksi çevresindeki seyrek halede, ne kadarının galaksilerarası uzayda bulunduğu henüz açık değildir. İyonlaşmış oksijen halede görülüyor, ancak toplam açığı kapatmaya yetip yetmediği bilinmiyor.
Bu belirsizlik, sonucu zayıflatmıyor; soruyu doğru yere taşıyor. Galaksi oluşumu simülasyonları kütle-metallik ilişkisini çoğu zaman başarıyla üretebiliyor: Büyük galaksiler ortalamada daha fazla ağır element barındırıyor. Aynı simülasyonlar, düşük kütleli galaksiler için GLOW'un ölçtüğünden daha yüksek oksijen tutma oranları öngörüyor. Çalışma, modellerin dışa akışın kütlesiyle metal zenginliğini ve galaksi dışındaki gazın sonraki hareketini yeniden sınaması gerektiğini gösteriyor.
Çalışmanın daha incelikli sonucu çevreyle ilgili. Yoğun çevrelerde ve büyük bir galaksinin bir megaparsek içinde bulunan cüce galaksilerde oksijen tutma oranı daha geniş bir saçılım gösteriyor. Bu, komşu galaksilerin gazı sökmesi, dışarı atılan gazın geri dönmesi ya da çevreden yeni gaz akması gibi süreçlerin farklı örneklerde farklı ağırlıklar kazanabileceğine işaret ediyor. Nedensel ayrım için daha çok gözlem gerekecek; yine de cüce galaksileri yalnız kütleleriyle açıklayan tabloda eksik bir eksen bulunduğu açık.
Bu yüzden benim için bu çalışmanın en değerli tarafı, eksik oksijeni dramatik bir kozmik kayıp hikâyesine çevirmemesi. Kimyasal envanter, yıldız oluşumu ile dışa akışların yanı sıra dışarı çıkan gazın geri dönüp dönmemesine göre değişiyor. Düşük çekimli cüce galaksilerde bu süreçler daha belirgin görüldüğü için, ağır elementlerin galaksi içinde ve çevresinde nasıl dağıldığını sınamak üzere elverişli örneklemler sağlıyor.
Önümüzdeki adım, bu bütçenin dış halkalarını ölçmek. Roman teleskobunun geniş alan taramaları daha sönük yakın cüce galaksileri bulabilir; Hubble ve Webb, seçilen örneklerde yıldız tarihçesini daha derin okuyabilir. Bu gözlemler, oksijenin galaksi çevresinde mi kaldığını, daha uzağa mı taşındığını ve çevre koşullarının bu dağılımı nasıl değiştirdiğini ayırmaya yardımcı olabilir.
