באמצעות שילוב עוצמתם של טלסקופי החלל האבל ושפיצר וסיוע של תופעת "עדשת כבידה" בחלל, הצליחו אסטרונומים להשיג שיא חדש של גילוי הגלקסיה המרוחקת ביותר ביקום.
באמצעות שילוב עוצמתם של טלסקופי החלל האבל ושפיצר וסיוע של תופעת "עדשת כבידה" בחלל, הצליחו אסטרונומים להשיג שיא חדש של גילוי הגלקסיה המרוחקת ביותר ביקום.
הגלקסיה הרחוקה ביותר נראית כמו נורה זעירה וגודלה רק שבריר מזה של שביל החלב שלנו. ואולם היא מאפשרת לנו הצצה בזמן לתקופה שבה היה היקום רק בן 3% מגילו כיום.
אורה של הגלקסיה החדשה, המכונה MACS0647-JD יצא לעברנו כאשר היקום היה בן 420 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. אורה נסע אלינו למשך 13.3 מיליארד שנה.
הממצא הוא התגלית האחרונה בתוכנית המשתמשת בעדשות טבעיות על מנת לחשוף גלקסיות ביקום המוקדם. Cluster Lensing And Supernova Survey (CLASH) של טלסקופ החלל האבל – קבוצה בינלאומית המובלת ע"י מרק פוסטמן מהמרכז המדעי של טלסקופ החלל בבלטימור, משתמשים בצבירי גלקסיות מאסיביים כטלסקופים קוסמיים המגבירים את אורן של גלקסיות הנמצאות מאחוריהם. אפקט זה מכונה "עידוש כבידתי".
לאורך הדרך, כ-8 מיליארד שנה לאחר שהאור שיצא מ- MACS0647-JD החל במסעו הוא נאלץ לבצע מעקף בכמה נתיבים סביב צביר הגלקסיות המאסיבי MACS J0647+7015. בלי יכולות ההגברה של הצביר, לא יכלו האסטרונומים לראות את הגלקסיה המרוחקת הזו. בזכות העידוש הכבידתי יכלו חוקרי CLASH לצפות בשלוש תמונות מוגדלות של MACS0647-JD באמצעות טלסקופ החלל האבל. כבידת הצביר האיצה את האור מהגלקסיה הרחוקה וגרמה לתמונות להיראות בהירות פי 8, 7 ופעמיים בהתאמה מאשר היו אמורות להיראות ללא העידוש והדבר איפשר לאסטרונומים לגלות את הגלקסיה בדרך יעילה יותר ובוודאות גדולה יותר.
"הצביר עושה מה שאף טלסקופ מעשה ידי אדם לא יכול לעשות." אומר פוסטמן "בלי ההגדלה, יידרש מאמץ עצום כדי לצפות בגלקסיה זו."
MACS0647-JD היא כה קטנה עד שהיא עשויה להיות רק השלב הראשון ביצירתה של גלקסיה גדולה יותר. ניתוח ראשוני מראה כי קוטרה של הגלקסיה הוא בקושי 600 שנות אור. בהתבסס על תצפיות בגלקסיות קרובות יותר, מעריכים האסטרונומים כי גלקסיה טיפוסית בגיל דומה צריכה להיות בקוטר של 2,000 שנות אור. לשם השוואה קוטר הענן המגלני הגדול – גלקסיה ננסית המלווה את שביל החלב הוא כ-14 אלף שנות אור וקוטרה של שביל החלב כ-150 אלף שנות אור.
"עצם זה עשוי להיות אחד מאבני בניין רבות של גלקסיה" אומר החוקר הראשי בפרויקט, דן קו מהמרכז המדעי של טלסקופ החלל. "במהלך 13 מיליארד השנים האחרונות, עשויות היו להתרחש עשרות ואף מאות מיזוגים עם גלקסיות אחרות ושברירי גלקסיה."
הגלקסיה נצפתה באמצעות 17 מסננים, החל מהאולטרה-סגול הקרוב ועד לאינפרה אדום הקרוב, תוך שימוש במצלמה רחבת השדה מספר 3 (WDC3) של האבל וכלה באינפרה אדום במצלמת הסקרים המתקדמת (ACS). קו, חבר צוות CLASH גילה את הגלקסיה בפברואר כאשר בחן קטלוג של אלפי עדשות כבידה שהתגלו בתצפיות האבל על 17 צבירים בסקר CLASH, ואולם הגלקסיה נראית רק בשני מסננים בתחום האינפרה-אדום.
לפיכך או ש- MACS0647-JD היא עצם אדום מאוד, הזורח רק בתחומי האור הקרוב לאדום, או שהיא רחוקה מאוד והאור שלה עבר הסחה לאדום לתדרים אלו, או שילוב של השניים". אמר קו. "אנו בוחנים את כל טווח האפשרויות."
צוות CLASH זיהה תמונות רבות של שמונה גלקסיות מעודשות בידי אותו צביר גלקסיות. המיקום שלהן איפשר לצוות למפות את מסת הצביר המורכב בעיקר מחומר אפל.
חומר אפל הוא תצורה בלתי נראית של חומר המרכיב חלק ניכר ממסת היקום. " זה כמו פאזל גדול" אומר קו. "אנו נדרשים לארגן את מסת הצביר כדי שנוכל לבודד את האור מכל גלקסיה למיקום הנצפה".
הניתוח של הצוות חשף כי תפוצת המסה של הצביר מייצרת שלוש תמונות מעודשות של MACS0647-JD במיקומים ובבהירות היחסית שנצפתה בתמונות של האבל.
קו ושותפיו בילו חודשים בשלילה שיטתית של הסברים חלופיים אחרים לזיהוי העצם, לרבות כוכבים אדומים, ננסים חומים, וגלקסיות אדומות (בגלל גיל או אבק) בתווך שבין הגלקסיה לבין כדור הארץ. הם הגיעו למסקנה שההנחה שמדובר בגלקסיה רחוק (רחוקה) מאוד היא ההסבר הנכון.
המאמר יופיע בגליון ה-20 בדצמבר של אסטרופיסיקל ג'ורנל.