גלקסיה קומפקטית עתיקה בעלת קצב היווצרות כוכבים גבוה התגלתה באמצעות טלסקופ החלל ווב

ההסחה לאדום של הגלקסיה הזו מגיעה ל-9.51 כלומר היא נראית כאשר גיל היקום מעד על 550 מיליון שנה בלבד. קצב היווצרות הכוכבים בה גדול פי 10 משביל החלב

קבוצת מדענים בינלאומית ובהם פרופ’ עדי ציטרין מאוניברסיטת בן גוריון מדווחת במאמר שפורסם בכתב העת סיינס אתמולעל גילוי גלקסיה קומפקטית שהוגדלה באמצעות עידוש כבידתי. הגלקסיה מאופיינת ב קווי פליטה חזקים בהסחה לאדום של 9.51.

באמצעות תצפיות ראשונות מסוגן מטלסקופ החלל ג’יימס ווב, צוות בראשות  חוקרים מאוניברסיטת מינסוטה  (הכוללת גם את פרו’פ עדי ציטרין מאוניברסיטת בן גוריון) צפה יותר מ -13 מיליארד שנים לתוך העבר כדי לגלות גלקסיה ייחודית זעירה שיצרה כוכבים חדשים בקצב גבוה מאוד לגודלה.

לגלקסיה המדוברת הסחה לאדום של 9.51 . משמעותה הדבר היא שהאור שאנו רואים ממנה נפלט כאשר היקום היה רק כבן 550 מיליון שנה, או בערך 4% מגילו הנוכחי. זה הופך את הגלקסיה לאחד העצמים הרחוקים והעתיקים ביותר שנצפו אי פעם על ידי אסטרונומים. ערך ההסחה הגבוה לאדום מצביע גם על כך שהגלקסיה מתרחקת מאיתנו במהירות גבוהה מאוד עקב התפשטות היקום.

הגלקסיה היא אחת הקטנות ביותר שהתגלו אי פעם במרחק זה – כ-500 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול – והיא עשויה לסייע לאסטרונומים ללמוד יותר על גלקסיות שהיו קיימות זמן קצר לאחר קיום היקום.

המאמר פורסם ב-13 באפריל 2023 ב-Science

“גלקסיה זו נמצאת הרחק מעבר להישג ידם של כל הטלסקופים למעט ג’יימס ווב, והתצפיות הראשונות מסוגן של הגלקסיה הרחוקה הן מרהיבות”, אמר פטריק קלי, מחבר בכיר של המאמר ופרופסור בבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת מינסוטה. “מעולם לא הסתכלנו על גלקסיות כשהיקום היה צעיר כל כך ברמת פירוט כזו. נפח הגלקסיה הוא בערך מיליונית מזו של שביל החלב, אבל אנחנו יכולים לראות שהיא עדיין יוצרת את אותו מספר כוכבים בכל שנה”.

טלסקופ ג’יימס ווב יכול לצפות בשדה רחב מספיק כדי לצלם צביר גלקסיות שלם בבת אחת. החוקרים הצליחו למצוא ולחקור את הגלקסיה החדשה והזעירה הזו בזכות תופעה שנקראת עידוש כבידתי – שבה מסה, כמו זו שבגלקסיה או בצביר גלקסיות, מכופפת ומגדילה את האור. עדשת צביר גלקסיות גרמה לגלקסיית הרקע הקטנה הזו להיראות בהירה פי 20 מכפי שהייתה נראית אם הצביר לא היה מגביר את האור שלה.

לאחר מכן השתמשו החוקרים בספקטרוסקופיה באמצעות טלסקופ ALMA בצ’ילה כדי למדוד כמה רחוקה הייתה הגלקסיה, בנוסף לחלק מתכונותיה הפיזיקליות והכימיות. חקר גלקסיות שהיו קיימות כאשר היקום היה צעיר בהרבה יכול לעזור למדענים להתקרב לתשובה על שאלה ענקית באסטרונומיה בנוגע לאופן שבו היקום הפך ליוני מחדש.

“הגלקסיות שהיו קיימות כשהיקום היה בחיתוליו שונות מאוד ממה שאנחנו רואים ביקום הסמוך עכשיו”, הסבירה היילי ויליאמס, המחברת הראשונה של המאמר ודוקטורנטית במכון לאסטרופיזיקה במינסוטה. “תגלית זו יכולה לעזור לנו ללמוד יותר על המאפיינים של אותן גלקסיות ראשונות, כיצד הן שונות מגלקסיות קרובות אלנו, וכיצד נוצרו הגלקסיות המוקדמות יותר”.

טלסקופ ג’יימס ווב יכול לאסוף בערך פי 10 יותר אור מטלסקופ החלל האבל והוא רגיש הרבה יותר באורכי גל אדומים וארוכים יותר בספקטרום האינפרא אדום. זה מאפשר למדענים לגשת לחלון נתונים חדש לחלוטין, אמרו החוקרים.

קווי הפליטה הערפיליים החזקים מצביעים על כך שהגלקסיה עוברת היווצרות כוכבים אינטנסיבית, מה שמרמז על כך שהיא מועמדת עיקרית לחקר השלבים המוקדמים של היווצרות גלקסיות ואבולוציה ביקום המוקדם. התגלית מספקת תובנות חדשות על היווצרותן והתפתחותן של גלקסיות ביקום המוקדם, ושופכת אור על תכונות היקום במהלך השחר הקוסמי.

הסחה לאדום היא מדד להתפשטות היקום, והיא מציינת עד כמה אורך הגל של האור הנפלט מעצם מרוחק נמתח במהלך מסעו בחלל. ערך גבוה יותר של הסחה לאדום מציין שהעצם מרוחק יותר ושהאור נמתח יותר.

משמעות ההסחה שלה לאדום של 9.51 היא שהאור שאנו רואים ממנה נפלט כאשר היקום היה רק כבן 550 מיליון שנה, או בערך 4% מגילו הנוכחי. זה הופך את הגלקסיה לאחד העצמים הרחוקים והעתיקים ביותר שנצפו אי פעם על ידי אסטרונומים. ערך ההסחה הגבוה לאדום מצביע גם על כך שהגלקסיה מתרחקת מאיתנו במהירות גבוהה מאוד עקב התפשטות היקום.

גודל קומפקטי: הגלקסיה קטנה מאוד וקומפקטית, וקוטרה מוערך בכעשירית מזה של שביל החלב.

קווי פליטה חזקים: הגלקסיה מציגה קווי פליטה חזקים בספקטרום שלה, המיוצרים על ידי הגז המיונן המקיף את הכוכבים הצעירים בגלקסיה. קווי פליטה אלה מספקים מידע על תכונות הגלקסיה, כגון קצב היווצרות הכוכבים שלה והרכב הגז.

היווצרות כוכבים אינטנסיבית: נוכחותם של קווי פליטה חזקים מצביעה על כך שהגלקסיה עוברת היווצרות כוכבים אינטנסיבית, כאשר קצב היווצרות הכוכבים מוערך בערך פי 10 מזה של שביל החלב.

גיל צעיר: היווצרות הכוכבים האינטנסיבית וגודלה הקומפקטי של הגלקסיה מצביעים על כך שהיא נמצאת בשלבים המוקדמים של היווצרותה והתפתחותה.

לטלסקופ החלל ג’יימס ווב יש יכולת מדהימה לראות רחוק מאוד לתוך היקום”, אמרה ויליאמס. “זה אחד הדברים הכי מרגשים במאמר הזה. אנחנו רואים דברים שטלסקופים קודמים היו מסוגלים אי פעם ללכוד. זה בעצם לקבל תמונת מצב של היקום שלנו ב-500 מיליון השנים הראשונות לחייו”.

המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע ונאס”א באמצעות המכון המדעי של טלסקופ החלל, ובמימון נוסף של הקרן הדו-לאומית למדע ארצות הברית-ישראל וסוכנות המחקר הממלכתית של ספרד.

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• מחקר חדש מגלה כי היקום המוקדם התפשט הרבה יותר מהר מאשר היום
• גלקסיות האפונים הירוקות יכולות לסייע לאסטרונומים להבין את היקום המוקדם
• המקור של פלואור הוא בגלקסיות צעירות ביקום המוקדם