הממצאים הראשונים מטלסקופ החלל 'ג'יימס ווב' רמזו על גלקסיות כה מוקדמות ומסיביות עד שהן נמצאות בחוסר התאמה מסויים עם הבנתנו את היווצרות המבנה ביקום. מחקר חדש מנסה להתמודד עם הסתירות הללו
הממצאים הראשונים מטלסקופ החלל 'ג'יימס ווב' רמזו על גלקסיות כה מוקדמות ומסיביות עד שהן נמצאות בחוסר התאמה מסויים עם הבנתנו את היווצרות המבנה ביקום. הוצעו הסברים שונים שעשויים להפיג מתח זה. אך כעת מחקר חדש ממרכז השחר הקוסמי מציע גורם שלא נחקר או שלא נלקח בחשבון קודם לכן שנראה שהשפיע בתקופות כה מוקדמות, מה שמצביע על כך שהגלקסיות עשויות להיות מסיביות עוד יותר.
אם עקבתם אחר הצילומים הראשונים מטלסקופ החלל 'ג'יימס ווב', בוודאי שמעתם על הבעיה החשובה ביותר בתצפיות של הגלקסיות המוקדמות ביותר: הן גדולות מדי.
החל מימים ספורים לאחר פרסום התמונות הראשונות, ושוב ושוב במהלך החודשים הבאים, הופיעו דיווחים חדשים על גלקסיות רחוקות יותר ויותר. באופן מטריד, כמה מהגלקסיות נראו "מסיביות מדי".
לפי מודל הקונקורדנציה המקובל כיום על מבנה היקום והתפתחותו, מה שנקרא מודל ΛCDM, פשוט לא היה זמן ליצור כל כך הרבה כוכבים.
על אף ש-ΛCDM אינו גביע קדוש ובלתי ניתן להפרכה, ישנן סיבות רבות להמתין לפני שטוענים לשינוי פרדיגמה. אפשר להעריך יתר על המידה את המסות הכוכביות שלהם. או שפשוט היה לנו מזל ואיכשהו גילינו את המאסיבית ביותר מבין הגלקסיות באותה תקופה.
מבט מקרוב
אבל עכשיו קלרה גימנס ארטאגה, דוקטורנטית במרכז COSMIC DAWNN מציעה אפקט שיכול להגביר עוד יותר את חוסר ההתאמה עם המודל או עם הפרדיגמה.
למעשה, מסת הכוכבים של גלקסיה נאמדת על-ידי מדידת כמות האור הנפלטת מהגלקסיה, וחישוב מספר הכוכבים הדרושים כדי לפלוט כמות זו. הגישה הרגילה היא לשקלל או לחשב את סך האורמכל הגלקסיה.
עם זאת, בהתבוננות מקרוב בתצפית של חמש גלקסיות, שצולמה באמצעות 'ג'יימס ווב', מצאה גימנס ארטאגה כי אם מתייחסים לגלקסיה לא כגוש כוכבים אחד גדול, אלא כישות הבנויה ממספר גושים, מתקבלת תמונה שונה.
"השתמשנו בנוסחה הסטנדרטית כדי לחשב מסות כוכבים מהתמונות ש'ג'יימס ווב' צילם, אבל על בסיס פיקסל אחר פיקסל במקום להסתכל על הגלקסיה כולה", מסבירה גימנס ארטאגה.
"באופן עקרוני, אפשר היה לצפות שהתוצאות יהיו זהות: סכימה של האור מכל הפיקסלים ומציאת המסה הכוכבית הכוללת, לעומת חישוב המסה של כל פיקסל והוספת כל המסות הכוכביות הבודדות. אבל הם לא".
למעשה, המסות הכוכביות שהוסקו התבררו כעת כגדולות עד פי עשרה מהצפוי.
האיור למטה מראה את חמש הגלקסיות עם המסות הכוכביות שלהן שנקבעו על-ידי שתי הגישות החישוביות. אם שתי הגישות השונות היו מסכימות זו עם זו, כל הגלקסיות היו שוכנות לאורך הקו המשופע אבל כולם נמצאים מעל הקו הזה.
אז מה הסיבה שהמסות הכוכביות מתפרשות כהרבה יותר גדולות?
גימנס ארטאגה מסבירה: "אוכלוסיות כוכבים הן תערובת של כוכבים קטנים וחלשים מצד אחד, וכוכבים בהירים ומסיביים מצד שני. אם רק נסתכל על האור המשולב, בשל עוצמת האור של הכוכבים המסיביים הבהירים, הם לא מאפשרים לראות את הכוכבים הקטנים והחלשים יותר בעוצמת האור האמיתית שלהם. הניתוח שלנו מראה כי גושים בהירים יוצרי כוכבים עשויים לשלוט באור הכולל, אך עיקר המסה נמצאת בכוכבים קטנים יותר".
מסה כוכבית היא אחת התכונות העיקריות המשמשות לאפיון גלקסיה, והתוצאה של גימנס ארטאגה מדגישה את החשיבות של היכולת לפתור את השאלה לגבי מסת הגלקסיות האמיתית.
אבל עבור הגופים הרחוקים ביותר ושאורם חלש, זה לא תמיד אפשרי. הגורם הזה נחקר בעבר, אבל רק בתקופות הרבה יותר מאוחרות בהיסטוריה של היקום.
השלב הבא הוא אפוא לחפש חתימות אור שאינן דורשות את הרזולוציה הגבוהה, ואשר תואמות את המסה הכוכבית "האמיתית".
"גם מחקרים אחרים בתקופות הרבה יותר מאוחרות מצאו את הפער הזה. אם נוכל לקבוע עד כמה נפוצה וחמורה ההשפעה בתקופות מוקדמות יותר, ולכמת אותה, נהיה קרובים יותר לחשב מסות כוכביות מסיביות בגלקסיות רחוקות, שהוא אחד האתגרים הנוכחיים העיקריים של חקר גלקסיות ביקום המוקדם", מסכמת קלרה גימנס ארטאגה.
המחקר פורסם לאחרונה בכתב העת Astrophysical Journal.
עוד בנושא באתר הידען: