ידענים: חורים שחורים | קוואזרים | ראשית היקום

מאת 30 ביוני 2011 26 תגובות

הקוואזר שאורו נוצר בערך 770 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול מונע בעזרת חור שחור מאסיבי

ULAS J1120+0641 - הקוואזר המרוחק ביותר - אורו מגיע אלינו כפי שנראה 770 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. איור: ESO

ULAS J1120+0641 - הקוואזר המרוחק ביותר - אורו מגיע אלינו כפי שנראה 770 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. איור: ESO

צוות של מדענים אירופים שהשתמשו בטלסקופ הגדול מאוד של המצפה האירופי הדרומי ובטלסקופים נוספים גילו וחקרו את הקוואזר המרוחק ביותר שהתגלה עד כה. המגדלור הבהיר, שמקבל את האנרגיה שלו מחור שחור במסה של 2 מיליארד מסות שמש מרוחק משמעותית מכל הקוואזירים האחרים שהתגלו עד כה ביקום המוקדם. תוצאות המחקר מתפרסמים היום בכתב העת נייצ'ר.
"קוואזר זה הוא דוגמה חשובה של היקום המוקדם. זהו עצם נדיר שיסייע לנו להבין כיצד גדלו חורים שחורים סופר מאסיביים מיליוני שנים לאחר המפץ הגדול, אומרסטיבן וורן, ראש קבוצת המחקר.
קוואזרים הם גלקסיות מרוחקות ובהירות שהסברה היא כי הן מקבלות אנרגיה שמאפשרת להם להאיר בעוצמה כזו מהחורים השחורים שבמרכזן. הבהירות גורמת להן להיות מגדלורים שעשויים להאיר תקופה שבה נוצרו הכוכבים והגלקסיות הראשונים. הקוואזר החדש כל כך מרוחק עד שאורו יצא אלינו בחלק האחרון של תקופת ה- reionisation (1).
הקוואזר המכונה ULAS J1120+0641 (הערה 2) נראה כפי שהיה 770 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול (הסחה לאדום 7.1, הערה 3). לקח לאורו 12.9 מיליארד שנה להגיע אלינו. אף כי אושר גילויים של עצמים מרוחקים יותר (כגון התפרצויות קרני גאמא בהסחה לאדום של 8.2 וגלקסיה בהסחה לאדום של 8.6) הקוואזר שהתגלה בהיר מהם פי כמה מאות. בין העצמים הבהירים דיים כדי לחקור לפרטים זהו העצם המרוחק ביותר בהפרש גדול.
הקוואזר המרוחק ביותר עד כה צעיר יותר בכ-100 מיליון שנה (כלומר 870 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול) וההסחה לאדום שלו היא 6.4. עצמים דומים מרוקחים יותר לא ניתן למצוא בסריקות באור הנראה משום שאורם נופל בעיקר בחלק התת אדום של הספקטרום עד שהוא מגיע לכדור הארץ. סקר השמים האינפרה אדום האירופי UKIRT (UKIDSS) העושה שימוש בטלסקופ השייך לממשלת בריטניה המוצב בהאוואי (4) תוכנן כדי לפתור את הבעיה. צוות האסטרונומים סקר מיליוני עצמים בבסיס הנתונים של UKIDSS לגילוי עצם העשוי להיות הקוואזר המרוחק ביותר ואכן בסופו של דבר הם הצליחו.
"נדרשו לנו חמש שנים לאתר את העצם" מסביר בראן ונמאנס, אחד השותפים במחקר. "אנו מחפשים אחר קוואזר בעל הסחה לאדום של למעלה מ-6.5. מציאת קוואזר מרוחק בהרבה, בעל הסחה לאדום של7 היתה בגדר הפתעה מרגשת. באמצעות חפירה לתקופת הריוניזציה, הקוואזר מספק לנו הזמנות ייחודית לחקור חלון בן 100 מיליון שנה בהסטוריה של היקום שקודם לכן היתה מחוץ להשג ידנו.
המרחק לקוואזר נמדד באמצעות תצפיות במכשיר FORS2 של הטלסקופ הגדול מאוד ומכשירים במצפה הכוכבים ג'מיני הצפוני (5). מכיון שהעצם בהיר מאוד, ניתן היה למדוד את הספקטרום שלו. טכניקה זו איפשרה לאסטרונומים לדעת פרטים רבים על הקוואזר. התצפיות הראו כי המסה של החור השחור במרכזו של ULAS J1120+0641 הוא כ-2 מיליארד מסות שמש. מסה גדולה כזו קשה להסבר בתקופה כה קצרה לאחר המפץ הגדול. התיאוריות הנוכחיות של גידול חורים שחורים סופר מאסיביים חוזים גידול איטי של המסה כאשר העצם הקומפקטי מושך לתוכו חומר מהסביבה.
"אנו סבורים שבכל רחבי השמים יש רק כמאה קוואזרים בהירים בעלי הסחה לאדום גדולה מ-7", מסביר דניאל מורטלוק, החוקר הראשי במאמר. "למצוא עצם כזה דורש חיפוש של מחט בערמת שחת, אך המאמץ משתלם כי הוא מסייע לנו לחשוף כמה מהמסתורין של היקום המוקדם."
הערות –
1. תקופת הריוניזציה – כ-300 אלף שנים לאחר המפץ הגדול, שהתרחש לפני כ-13.7 מיליארד שנה היקום התקרר מספיק כדי לאפשר לאלקטרונים ולפרוטונים להתחבר למימן ניטרלי (גז ללא מטען חשמלי). הגז הקר והאפל שלט ביקום עד שהופיעו הכוכבים הראשונים כ-100 עד 150 מיליון שנה מאוחר יותר. הקרינה האולטקה סגולית החזקה שלהם פיצלה בהדרגה את אטומי המימן בחזרה לפרוטונים ואלקטרונים, תהליך המכונה רהיוניזציה, דבר שהפך את היקום שקוף לאור האולטרה סגול. ההשערה היא כי תקופה זו התרחשה בין 150 ל-800 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול.
2. העצם התגלה תוך שימוש בנתונים מהסקר UKIDSS שסקר שטחים גדולים של השמים בכל פעם (חלק מהסקר המכונה ULAS). המספרים והאות J בשמו של הקוואזר מציינים את מיקומו בשמים.
4. מכיון שהאור נע במהירות מוגבלת, האסטרונומים יכולים להסתכל אחורנית בזמן כשהם מסתכלים עמוק לתוך היקום. לקח לאור של ULAS להגיע אלינו כ-12.9 מיליארד שנה והקוואזר נראה לעינינו כפי שהיה 770 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. ב-12.9 מיליארד הנשים הללו היקום התרחב והאור מהעצם נמתח כתוצאה מכך. ההסחה לאדום הקוסמולוגית נמדדת כמתיחה הכוללת שעבר היקום מהרגע שבו האור נפלט מהעצם ועד הזמן שבו הוא התקבל.
4. UKIRT הוא הטלסקופ האינפרה אדום של ממשלת בריטניה, הוא נמצא בבעלות מועצת המדע והטכנולוגיה של בריטניה ומופעל על ידי צוות במרכז האסטרונומי בהילו, הוואי.
5. FORS2 – ראשי תיבות של שם המכשיר FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph שבטלסקופ הגדול מאוד של סוכנות החלל האירופית בצ'ילה. מכשירים אחרים ששימשו לפצל את האור מהעצם היו הספקטורגרף לעצמים מרובים של ג'מיני (GMOS) והספקטרוגרף באינפרה אדום הקרוב של מצפה ג'מיני (GNIRS), הטלסקופ של ליברפול, טלסקופ אייזיק ניוטון וטלסקופ UKRIT שימשו כדי לאשר את תוצאות המדידות.

להודעה של החוקרים

26 תגובות ל “התגלה הקוואזר המרוחק ביותר עד כה”

הוספת תגובה

  • (will not be published)