ווב גילה את הגלקסיות העתיקות ביותר, גילן ותכונותיהן הפתיעו את האסטרונומים

אחת מהגלקסיות הללו נצפית כפי שנראתה כ-300 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול ואורה חזק בהרבה מהצפוי. נתון זה גורם כעת לחוקרים להעריך שהגלקסיות הראשונות נוצרו 100 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. “זה כמו חפירה ארכיאולוגית, כשפתאום אתה מוצא עיר אבודה או משהו שלא ידעת עליו” אמרה אחת החוקרות

ימים ספורים לאחר שהחל באופן רשמי בפעילות מדעית, טלסקופ החלל ג’יימס ווב של נאס”א וסוכנות החלל האירופית הכניס את האסטרונומים לתוך ממלכה של גלקסיות מוקדמות, שהוסתרו קודם לכן מעבר ליכולת הצפיה של כל הטלסקופים האחרים, כולל האבל.

ווב חושף כעת יקום עשיר מאוד שבו הגלקסיות הראשונות שנוצרות נראות שונות מהגלקסיות הבוגרות שנראות סביבנו כיום. התגלית החשובה ביותר היא של שתי גלקסיות בהירות במיוחד שהתקיימו כ-300 ו-400 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. בהירותן הקיצונית תמוהה בעיני אסטרונומים. הגלקסיות הצעירות הופכות גז לכוכבים מהר ככל שהן יכולות והן נראות דחוסות לצורות כדוריות או דיסקות קטנות בהרבה מגלקסיית שביל החלב שלנו. ייתכן שתחילת לידת הכוכבים התרחשה כבר ה  100 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול, שאירע לפני 13.8 מיליארד שנה. 

תוך ארבעה ימים בלבד מפרסום הצילומים גילו בהם חוקרים שתי גלקסיות בהירות במיוחד בתמונות מקבוצת הגלקסיות GLASS . גלקסיות אלה התקיימו כ-450 ו-350 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול (עם הסחות לאדום של כ-10.5 ו-12.5, בהתאמה), אשר מדידות ספקטרוסקופיות עתידיות  שיתבצעו אף הם על ידי ווב כנראה יסייעו לאשר.

הממצאים פורסמו בתוכנית המדע לפרסום מהיר (early release) GLASS-JWST  של ווב, ומסקר המדע לפרסום מהיר של האבולוציה הקוסמית (CEERS). שתי עבודות מחקר, בראשות מרקו קסטלאנו מהמכון הלאומי לאסטרופיזיקה ברומא, איטליה, ורוהאן נאידו מהמרכז לאסטרופיזיקה  בהרווארד, סמית’סוניאן והמכון הטכנולוגי של מסצ’וסטס פורסמו בכתב העת Astrophysical Journal Letters.

“נדהמנו למצוא את אור הכוכבים הרחוק ביותר שמישהו ראה אי פעם, ימים ספורים לאחר שהחוקרים פרסמו את הנתונים הראשונים שלו,” אמר רוהאן נאיידו. גלקסיית GLASS הרחוקה יותר, המכונה GLASS-z12, שלפי ההערכות מתוארכת ל-350 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. מחזיקת השיא הקודמת  היתה הגלקסיה GN-z11, שהייתה קיימת 400 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול (הסחה לאדום 11.1), וזוהתה בשנת 2016 על ידי האבל ומצפה הכוכבים קק בתוכניות התצפית “שמיים עמוקים”.

“בהתבסס על כל התחזיות, חשבנו שאנחנו צריכים לחפש נפח הרבה יותר גדול של חלל כדי למצוא גלקסיות כאלה”, אמר קסטלאנו.

“כל מה שאנחנו רואים הוא חדש. ווב מראה לנו שיש יקום עשיר מאוד מעבר למה שדמיינו”, אמר טומאסו טרו מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג’לס, חוקר שותף באחת מתוכניות ווב. “שוב היקום הפתיע אותנו. גלקסיות מוקדמות אלה הן יוצאות דופן מאוד במובנים רבים. “

“זהו פרק חדש לגמרי באסטרונומיה. זה כמו חפירה ארכיאולוגית, כשפתאום אתה מוצא עיר אבודה או משהו שלא ידעת עליו. זה פשוט מדהים”, הוסיפה פאולה סנטיני, שותפה למאמר שהסתמך על  Castellano et al. GLASS-JWST.

“בעוד שאת המרחקים של הגלקסיות הללו צריך עוד לאשר באמצעות ספקטרוסקופיה, הבהירות הקיצונית שלהם  היא חידה אמיתית, המאתגרת את הבנתנו את היווצרות הגלקסיות”, ציין פסקל אוש מאוניברסיטת ז’נבה בשווייץ.

תצפיות ווב מכנסות את האסטרונומים לעבר קונצנזוס שמספר יוצא דופן של גלקסיות ביקום המוקדם היו בהירות בהרבה מהצפוי. זה יקל על ווב למצוא גלקסיות מוקדמות עוד יותר בסקרי השמיים העמוקים הבאים, אומרים החוקרים.

“גילינו תגלית מרתקת. הגלקסיות האלה היו צריכות להתחיל להיווצר אולי רק 100 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול. אף אחד לא ציפה שהעידן החשוך של היקום יסתיים כל כך מוקדם”, אמר גארת’ אילינגוורת’ מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז. “היקום הראשוני היה רק מאית מגילו הנוכחי. זהו רסיס של זמן בקוסמוס המתפתח בן 13.8 מיליארד השנים. “

חברת צוות Naidu/Oesch,  אריקה נלסון מאוניברסיטת קולורדו, ציינה כי “הצוות שלנו נדהם מהיכולת למדוד את הצורות של הגלקסיות הראשונות האלה; הדיסקות הרגועות והמסודרות שלהן מטילות ספק בהבנתנו כיצד נוצרו הגלקסיות הראשונות ביקום המוקדם הצפוף והכאוטי. “התגלית המדהימה הזו של דיסקות קומפקטיות בזמנים מוקדמים כל כך התאפשרה רק משום שהתמונות של ווב הרבה יותר חדות, באור אינפרה-אדום, מאלה של האבל”.

גלקסיות קטנות אך מאירות

“הגלקסיות האלה שונות מאוד משביל החלב או מגלקסיות גדולות אחרות שאנו רואים סביבנו כיום”, אמר טריו.

אילינגוורת’ הדגיש כי שתי הגלקסיות הבהירות שהתגלו מאירות באור חזק. הוא אמר שאחת האפשרויות היא שהם היו יכולות להיות מסיביות מאוד, עם הרבה כוכבים בעלי מסה נמוכה, כמו גלקסיות מאוחרות יותר. לחלופין, הן יכולות להיות הרבה פחות מסיביות, ומורכבות מהרבה פחות כוכבים בהירים בצורה יוצאת דופן, המכונים כוכבי אוכלוסיה III. על פי התיאוריה הותיקה, אלו היו הכוכבים הראשונים שנולדו אי פעם, לוהטים בטמפרטורות גבוהות ומורכבים רק ממימן והליום ראשוניים; רק מאוחר יותר שתפתחו כוכבים ש”בישלו” יסודות כבדים יותר בכבשני ההיתוך הגרעיני שלהם. כוכבים חמים ובראשיתיים כאלה לא נראים ביקום המקומי.

“אכן, המקור הרחוק ביותר הוא קומפקטי מאוד, ונראה שצבעיו מצביעים על כך שאוכלוסיית הכוכבים שלו נטולת יסודות כבדים במיוחד ואף יכולה להכיל כמה כוכבים מאוכלוסיה III. רק הספקטרום של ווב יבהיר”, אמר אדריאנו פונטנה, המחבר השני של מאמרם של קוסטלאנו ושותפים. וחבר בצוות GLASS-JWST.

הערכות המרחק הנוכחיות של ווב לשתי הגלקסיות הללו מבוססות על מדידת צבעי האינפרה-אדום שלהן (ומתבטאות בהסחה לאדום) . בסופו של דבר, מדידות ספקטרוסקופיות עוקבות המראות כיצד נמתח האור ביקום המתרחב יספקו אימות עצמאי של המדידות  הקוסמיות הללו.

להודעה של סוכנות החלל האירופית