סקר רדיו חדש של COMAP יציץ מתחת ל"קצה הקרחון" של גלקסיות כדי לגלות עידן חבוי של היווצרות כוכבים
בזמן כלשהו בסביבות 400 מיליון שנים אחרי הולדת היקום שלנו הכוכבים הראשונים החלו להיווצר. זה היה הסוף של מה שמכונה התקופה האפלה של היקום, והתחיל עידן חדש מלא אור. עם הזמן, עוד ועוד גלקסיות החלו ללבוש צורה ושימשו בתי חרושת לייצור כוכבים חדשים. התהליך הזה הגיע לשיא בערך ארבעה מיליארד שנים אחרי המפץ הגדול.
למזלם של האסטרונומים, עדיין אפשר לצפות בעידן הזה שחלף. לאור מרוחק לוקח זמן להגיע אלינו, וטלסקופים חזקים יכולים לקלוט אור שפלטו גלקסיות וכוכבים לפני מיליארדי שנים (גיל היקום שלנו הוא 13.8 מיליארד שנים). אבל הפרטים של פרק זה בהיסטוריה של היקום שלנו מעורפלים כי רוב הכוכבים שנוצרו אז חלשים ומוסתרים על ידי אבק.
פרויקט חדש של קלטק בשם COMAP יאפשר לנו מבט חדש על העידן הזה של היווצרות גלקסיות. הוא יעזור לענות על שאלות לגבי הסיבה האמיתית שגרמה לגידול המהיר ביצירת כוכבים ביקום.
"רוב המכשירים יראו אולי את קצה הקרחון כשמסתכלים על גלקסיות מהתקופה הזאת", אומר קיראן קלירי, החוקר הראשי של הפרויקט וסגן מנהל מצפה הרדיו אוונז ואלי (OVRO) של קלטק. "אבל COMAP יראה את מה שנמצא מתחת, מוסתר מהמבט".
קיראן קלירי. קרדיט: Kieran Cleary/Caltech
בשלב הנוכחי של הפרויקט, משתמשים באנטנת הרדיו "לייטון" בקוטר 10.40 מטר ב-OVRO לחקר הסוגים הנפוצים ביותר של גלקסיות יוצרות כוכבים המפוזרות ברחבי החלל והזמן. זה כולל גלקסיות שקשה מדי לראות בדרכים אחרות כי הן חלשות מדי או שמסתיר אותן יותר מדי אבק. תצפיות הרדיו מאתרות גז מימן קר, חומר הגלם שממנו כוכבים נוצרים. לא קל לאתר את הגז הזה ישירות, ולכן במקום זאת COMAP מודד אותות רדיו בהירים מגז פחמן חד חמצני (CO), שתמיד נמצא יחד עם המימן. מצלמת הרדיו של COMAP היא החזקה ביותר שנבנתה אי פעם כדי לאתר את אותות הרדיו האלה.
התוצאות המדעיות הראשונות מהפרויקט התפרסמו זה עתה בשבעה מאמרים ב-The Astrophysical Journal. על בסיס תצפיות שבוצעו בתום שנה אחת בסקר חמש שנתי מתוכנן, COMAP קבע גבולות עליונים לכמות הגז הקר שחייבת להימצא בגלקסיות בתקופה הנחקרת, כולל הגלקסיות שבאופן רגיל חלשות מדי ומאובקות מכדי להיראות. הפרויקט עדיין לא איתר ישירות אות של ה- CO, אבל התוצאות הראשוניות האלה מראות שהוא בדרך לעשות זאת עד סוף הסקר החמש שנתי הראשוני, ובסופו של דבר ייצור את התמונה הכי מקיפה עד כה של ההיסטוריה של היווצרות כוכבים ביקום.
"במבט לעתיד הפרויקט, אנו מתכוונים להשתמש בטכניקה הזאת כדי להסתכל שוב ושוב רחוק יותר ויותר אחורה בזמן", אומר קלירי. "החל מ- 4 מיליארד שנים אחרי המפץ הגדול, נמשיך להתקדם אחורה בזמן עד שנגיע לתקופה של הכוכבים והגלקסיות הראשונים, כשני מיליארד שנים קודם".
אנתוני רידהד, החוקר הראשי המשותף ופרופסור אמריטוס לאסטרונומיה, אומר ש-COMAP יראה לא רק את התקופה הראשונה של כוכבים וגלקסיות, אלא גם את שקיעתם האפית. "נצפה בהיווצרות, העלייה והנפילה של כוכבים כמו גאות ושפל של הים", הוא אומר.
COMAP פועל על ידי לכידת תמונות רדיו מטושטשות של צבירי גלקסיות על פני זמן קוסמי במקום תמונות חדות של גלקסיות פרטניות. הטשטוש הזה מאפשר לאסטרונומים לתפוס ביעילות את כל אור הרדיו שמגיע ממאגר גדול יותר של גלקסיות, גם את הכי חלשות ומאובקות שמעולם לא נראו.
"כך אנו יכולים למצוא את התכונות הממוצעות של גלקסיות חלשות טיפוסיות ללא צורך לדעת מאוד במדויק היכן נמצאת כל גלקסיה פרטנית", מסביר קלירי. "זה כמו למצוא את הטמפרטורה של כמות גדולה של מים באמצעות מדחום במקום לנתח את התנועה של מולקולות המים הפרטניות".
עוד בנושא באתר הידען: