Küresel yıldız kümelerinde tipik olarak yalnızca bir eski yıldız popülasyonu bulunur. James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ve Hubble Uzay Teleskobu’ndan (HST) elde edilen yeni veriler, bir zamanlar küresel yıldız kümesi olarak sınıflandırılan eski yıldız sistemi Terzan 5’te iki ayrı yıldız popülasyonunun varlığını doğrulamakla kalmıyor, aynı zamanda daha yakın tarihli iki yıldız oluşum evresine dair kanıtlar da sunuyor.

Terzan 5, 1968 yılında Ermeni kökenli Türk-Fransız gökbilimci Agop Terzan tarafından keşfedilmiştir. Bu cisim, Yay takımyıldızında, yaklaşık 19.000 ışık yılı uzaklıkta bulunmaktadır.

ESO 520-27 ve 2MASX J17480455-2446441 olarak da bilinen bu gökada, yüzbinlerce farklı yıldız türüne ev sahipliği yapar.  Samanyolu’nun iç kısmındaki şişkinlikte yer alan Terzan 5, birçok yönden küresel yıldız kümelerine benzemektedir.

Ancak 2009’da bu sistemin iki farklı yıldız popülasyonuna ev sahipliği yaptığı keşfedildi. 2016’da HST, bu yıldız kümelerinin yaşlarına dair ilk tahmini vermişti.

Birinin yaklaşık 12 milyar yıl önce, Samanyolu’nun oluşumu sırasında, diğerinin ise yaklaşık 5 milyar yıl önce, Dünya’nın oluşumundan hemen önce oluştuğunu gösterdi. Bu, tipik bir küresel yıldız kümesinden daha karmaşık bir tarihe işaret ediyordu.

Bologna Üniversitesi’nden Giorgia Zullo, “JWST’nin yeni yakın kızılötesi gözlemleri, HST’nin arşiv gözlemleriyle mukayese edildiğinde, Terzan 5’in tarihine dair çok daha net bir tablo ortaya koyuyordu” dedi.

Terzan 5’i incelemek, galaksimizin yıldızlarla dolu ve yoğun tozla kaplı bir bölgesinde yer alması nedeniyle karmaşıktı. JWST’nin kızılötesi görüntüsü, gökbilimcilerin tozun içinden bakarak önceki çalışmalara göre çok daha fazla ve daha sönük yıldızı kataloglamalarına olanak sağladı.

Gökbilimciler, yıldızların renklerini ve parlaklıklarını ölçerek, onları farklı yaş ve kimyasal bileşimlere sahip popülasyonlara ayırabiliyorlar. 

JWST, gökyüzündeki görüş alanındaki her yıldız için bu temel özellikleri, hem Terzan 5 içindeki yıldızlar için hem de onunla ilgisi olmayan ön plandaki yıldızlar için ölçebildi. Terzan 5’in yıldızlarını izole etmek için araştırmacılar HST’nin gücüne ve uzun ömrüne güvendiler.

HST’nin pozlamaları arasındaki 12 yıllık süre, ekibin tek tek yıldızların çok küçük öz hareketlerini ölçmesine ve böylece hangi yıldızların Terzan 5’e ait olduğunu ve hangilerinin Samanyolu’nun şişkinliğine ait olduğunu belirlemesine olanak sağladı.

Araştırmacılar, JWST ve HST’den elde edilen verileri birleştirerek, biri 3,8 milyar yıl önce, diğeri ise sadece 2,5 milyar yıl önce oluşmuş iki yeni yıldız popülasyonu için güçlü kanıtlar buldular.

Ayrıca, daha önce bilinen yıldız popülasyonlarının yaşlarını eşi benzeri görülmemiş bir hassasiyetle belirleyerek, bunların 12,5 milyar ve 4,7 milyar yıl önce oluştuğunu tespit ettiler.

Önceden bilinen iki yıldız nesliyle, Terzan 5’in küresel bir yıldız kümesi veya dev bir moleküler bulut gibi başka bir cisimle etkileşime girerek yeni gaz ve tozla zenginleşmesi ve ikinci bir yıldız oluşum türünü tetiklemesi olasılığını göz ardı edemezlerdi.

Ancak dört yıldız nesli tespitiyle bu açıklamalar artık geçerliliğini kaybetti. WM Keck Gözlemevi ve Avrupa Güney Gözlemevi’nin (ESO) Çok Büyük Teleskobu’nda (VLT) yapılan Terzan 5 popülasyonlarının yıldız bileşimi ölçümleri de çok farklı popülasyonlara işaret etmekteydi.

Kaliforniya Üniversitesi’nden Dr. R. Michael Rich, “bu popülasyonların yaşlarıyla birlikte küme, süpernovalar tarafından ağır elementlerin kademeli olarak zenginleştirilmesinin fosil kaydını da koruyor” dedi.

Terzan 5, gerekli ham maddeleri muhafaza edebildiği için birden fazla yıldız nesli oluşturabildi. Terzan 5’te, daha sonraki yıldız nesilleri tarafından süpürülen daha ağır elementleri oluşturan güçlü süpernova patlamalarının olduğuna dair kanıtlar bulunmaktaydı.

Daha hafif sistemlerde, patlamaların kuvveti, ortaya çıkan parçaları dışarı atmanın yanı sıra geriye kalan gaz ve tozu da süpürebilirdi. 

Terzan 5’in atası, bu yıldızların fırlattığı parçacıkları tutacak kadar kütleye sahipti ve bu da milyarlarca yıl boyunca yeni nesil yıldızların oluşmasına olanak sağladı.

Sonuçlar, Terzan 5’in büyük olasılıkla 12,5 milyar yıl önce oluşmuş çok daha büyük bir yıldız sisteminin kalıntısı olduğunu gösteriyor. 

Bu cisim olağanüstüydü. Çünkü varlığını sürdürdü ve Samanyolu’nun şişkinliğiyle asla birleşmedi veya tamamen ‘karışmadı.’

Bologna Üniversitesi’nden Prof. Francesco Ferraro, “nedense, bu tuhaf yıldız kümesi şişkinlikten ayrı olarak oluştu ve şişkinliğin oluşumu sırasında yok olmadı.”

“Terzan 5, günümüzde ‘çıkıntı fosili parçası’ olarak adlandırdığımız bir fosildir çünkü çıkıntının oluşumuna katkıda bulunan ilkel kümeleri andırmaktadır” dedi.