ידענים: ראשית היקום

מאת 6 בספטמבר 2015 16 תגובות

חוקרים, ובהם ישראלי, דיווחו כי גילו את העצם המרוחק ביותר עד כה – הגלקסיה ששמה EGS8p7.  היא מספקת הצצה מצויינת ליקום המוקדם מאוד, רק 600 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול – בתקופה שבה היקום היה מלא בגלקסיות חמות ומאירות אך גם בגז מימן נייטרלי שבלע את אורן ומקשה על גילויים

הגלקסיה EGS8p7 כפי שנצפתה מטלסופ החלל האבל (התמונה הגדולה והתמונה שבצד ימין למעלה, ועל ידי טלסקופ החלל שפיצר) למטה מימין באינפרה אדום. I. Labbe, (Leiden University), NASA/ESA/JPL-Caltech

הגלקסיה EGS8p7 כפי שנצפתה מטלסקופ החלל האבל (התמונה הגדולה והתמונה שבצד ימין למעלה, ועל ידי טלסקופ החלל שפיצר) למטה מימין באינפרה אדום. I. Labbe, (Leiden University), NASA/ESA/JPL-Caltech

צוות של חוקרים מקלטק העוסקים בחיפוש אחר העצמים המוקדמים ביותר ביקום מדווחים כעת על גילוי מה שעשויה להיות הגלקסיה המרוחקת ביותר שהתגלתה עד כה. במאמר שפורסם בכתב העת אסטרופיזיקל ג'ורנל לטר כותבים עדי ציטרין, פוסט דוקטרנט במלגה של נאס"א (ובעבר בביה"ס לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת ת"א) וריצ'ארד אליס, שעבר בינתיים ליוניברסיטי קולג' לונדון מתארים את העדויות לכך שהגלקסיה המכונה EGS8p7 היא בת למעלה מ-13.2 מיליארד שנה. היקום עצמו הוא בן כ-13.8 מיליארד שנה.

 

לפני מספר חודשים זוהתה EGS8p7 כמועמדת למחקר המשך המבוסס על נתוני טלסקופי החלל האבל ושפיצר. הם השתמשו בספקטרומטר התת אדום MOSFIRE במצפה קק בהוואי, וביצעו ניתוח ספקטרוגרפי של הגלקסיה כדי לקבוע את הסטתה לאדום. ההסטה לאדום נגרמת בשל אפקט דופלר – אותה תופעה שגורמת לקול צופר האמבולנס לרדת בגובה כאשר האמבולנס חולף. בעצמים שמימיים, האור הוא זה שנמתח ולא הקול. במקום נפילה קולית של הטון, ישנה הסטה של הצבע האמיתי של הגלקסיה לכיוון אורכי גל אדומים יותר.

הסטה לאדום משמשת לרוב כדי למדוד מרחקים לגלקסיות, אך הדבר קשה כאשר מתבוננים בעצמים המרוחקים – ולכן גם המוקדמים – ביקום. מיד לאחר המפץ הגדול, היה היקום מרק שלחלקיקים מיוננים – אלקטרונים, פרוטונים ופוטונים – חלקיקי האור. מכיוון שהפוטונים התפזרו בהתנגשם עם האלקטרונים החופשיים, היקום המוקדם לא יכול היה להקרין אור תקופה זו נקראת התקופה האפלה של היקום.

כ-380 אלף שנה לאחר המפץ הגדול התקרר היקום דיו כדי לאפשר לאלקטרונים והפרוטונים החופשיים להתחבר וליצור את אטומי המימן שמילאו את היקום וכך התאפשר לאור לצאת בחופשיות. לאחר מכן, כאשר היקום היה בן כחצי מיליארד שנה, נוצרו הגלקסיות הראשונות ושוב ייננו את הגז הנייטרלי. היקום נשאר מיונן עד היום.

ואולם לפני היינון, יכלו אטומי המימן הניטרליים לבלוע חלק מהקרינה שנוצרה על ידי הגלקסיות שזה עתה נוצרו-כולל מה שמכונה קו לימן-אלפא החתימה הספקטרלית של גז מימן חם שהתחמם על ידי הקרינה העל-סגולה מהכוכבים החדשים ומשמשת לרוב כאמצעי לגילוי כוכבים בשלב היווצרותם. בשל בליעה זו, לא היינו אמורים לצפות בקו לימן אלפא באור הנפלט מ-EGS8p7.

"כאשר מתבוננים בגלקסיות ביקום המוקדם רואים שהן מכילות כמות גדולה של גז מימן נייטרלי שאינו שקוף לפליטות אלה" אומר ציטרין. "אנו צפינו שמרבית הקרינה מהגלקסיות הללו תיבלע על ידי המימן בחלל שבדרך אך עדיין אנו רואים קווי לימן-אלפא מהגלקסיה הזו".

הגלקסיה התגלתה באמצעות שימוש בספקטרומטר MOSFIRE המנתח את ההרכב הכימי של כל גוף שמימי – מכוכבים קרובים ועד גלקסיות רחוקות בתחום האינפרה אדום הקרוב0.97-2.45 מיקרון (מיקרון – מיליונית המטר).

"ההיבט המפתיע באשר לגילוי הנוכחי הוא שגילינו את קווי לימן אלפא בגלקסיה חיוורת למראה בהסטה לאדום של 8.68, המתאימה לתקופה שבה היקום היה אמור להיות מלא בענני מימן הסופגים את הקרינה." אומר אליאס. לפני הגילוי הזה, הגלקסיה הרחוקה ביותר היתה בעלת הסטה לאדום של 7.73.

אחת האפשרויות לכך שהגלקסיה עשויה להיראות למרות העננים בולעי המימן, אומרים החוקרים היא משום שיינון המימן לא התרחש באופן בצורה אחידה. "עדויות מכמה תצפיות מראות כי תהליך היינון מחדש התרחש בטלאים" אמר ציטרין. "כמה עצמים היו כה בהירים עד שהם יצרו סביבם בועה של מימן מיונן, אך התהליך לא היה עקבי לכל הכיוונים".

"הגלקסיה שבה צפינו EGS8p7 מאירה באופן יוצא דופן, וייתכן שהיא היתה מאוכלסת בכוכבים חמים במיוחד, בעלי תכונות מיוחדות שאיפשרו לה ליצור בועת מימן מיונן הרבה יותר מוקדם ממרבית הגלקסיות הטיפוסיות בתקופות הללו", אומר סיריו בלי, דוקטורנט בקאלטק שעבד אף הוא על הפרויקט.

"חישבנו לעומק את הסיכוי המדוייק של גילוי גלקסיה זו וצפיה בפליטה ממנה, כדי להבין אם אנו נדרשים לשנות את הערכת הזמן באשר ליינון מחדש, שהיא אחת משאלות המפתח שצריך לענות עליהם כדי להבין את האבולוציה של היקום" אומר ציטרין.

"בכמה מובנים, התקופה של היינון מחדש של היקום היא הפיסה החסרה האחרונה בפאזל של הבנו את התפתחות היקום" אומר ציטרין. "בנוסף לדחיפה אחורנית של הגבול לתקופה שבה היה היקום בן 600 מיליון שנה בלבד, מה שמרגש בתגלית הנוכחית הוא שחקר מקורות כדוגמת EGSY8p7  יספק לנו תובנות כיצד התרחש התהליך החשוב הזה." מסכם ציטרין.

 

להודעה של החוקרים באתר המכון הטכנולוגי של קליפורניה

למאמר המדעי

 

עוד בנושא באתר הידען:

16 תגובות ל “התגלתה הגלקסיה הרחוקה ולפיכך גם העתיקה ביותר עד כה”

  1. ניסים

    אר יאיר
    כתבת "בל עדיין יש את הצימוקים שנשארו בפנים ממש בליבה ויש צימוקים במרחקים שונים מהליבה ויש את הצימוקים שבמעטפת, אלה שחרוכים קצת מחום התנור, מקורמלים קמעה……."

    וזו הטעות שלך. העוגה אינסופית. לכן, כל צימוק מרגיש ממש מיוחד, כי הוא, ורק הוא במרכז! הוא לא מרגיש שהוא זז, אבל כל האחרים מתרחקים ממנו, ואלה שמרוחקים פי שניים, מתרחקים במהירות גבוהה פי שניים.

    האור מצימוקים רחוקים נע זמן ארוך, כלומר האור שנקלט עכשיו, יצא לדרך מזמן. לכן צימוקים רחוקים נראים צעירים יותר. בשלב מסויים, נראה צימוקים ברגע היווצרותם, עוד לפני שהיו אפילו ענבים על הגפן. צימוקים אלה הם בני קרוב ל-14 מיליארד שנה. אבל שים לב, מרגע שהאור יצא לדרך (אותו אור שהגיע אלינו), הצימוקים האלה התרחקו עוד יותר, ומרחקים כ-45 מילארד שנה.

    שנה טובה 🙂

  2. אר יאיר

    טוב, כנראה שאצטרך להגיע קודם כל לנקודה הסינגולרית הפרטית שלי לפני שאוכל לקבל את התובנות מרחיבות האופקים שאנשים טובים כאן ניסו להעשיר אותי בהן.
    תודה לכולם ושנה טובה.

  3. א.בןנר

    לאר יאיר
    אנסה להתמודד עם שאלתך באופן שונה ולהבנתי פשוט יותר.
    ובכן מעשה שהיה כך היה :
    נתחיל ברגע 00000000000000:00000000000000 של המפץ הגדול ונעבור מיד
    לרגע……….. 00000000000000:00000000000001 של המפץ. (נניח ביחידות שניה )
    פרק הזמן הזה נקרא העידן האיפלציוני של היקום. בעידן האינפלציוני הקצר הזה, שנמשך כמליונית השניה, התפשט היקום מגודל של נקודה סינגולרית עד כמעט לגודלו הנוכחי.
    החל מסוף העידן האינפלציוני היקום ממשיך להתפשט, ואפילו בקצב מואץ, אבל בתאוצה קטנה בהרבה (כ-14 סדרי גודל) מתאוצת התפשטותו בעידן ההתחלתי, האינפלציוני.
    כל התהליכים הפיסיקאליים הנדונים בכתבה, התרחשו למעשה לאחר סיום העידן האינפלציוני.
    אותה גלקסיה ראשונית שעליה מדווח בכתבה, אם יכולנו לראותה במצבה כיום, יתכן שהיתה נראית בדומה לגלקסייה שלנו.
    באופן הפוך ניתן לתאר כי, אם האנשים הנמצאים כיום באותה גלקסיה מרוחקת, מסתכלים כעת על הגלקסיה שלנו, הם רואים אותנו כפי שאנו נראינו לפני 13.2 מליארד שנות אור.
    פשטייסט?

  4. ארנון א.

    במילים אחרות (ותקנו אותי אם טועה, כי גם אני הדיוט) במקום לאמר שהיקום מתפשט ניתן לאמר שכל העצמים ( ובכלל זה החלקיקים) ביקום פשוט מתכווצים בעוד שהמרחק ביניהם נשאר זהה.

  5. אר יאיר

    איתן, ניסים, תודה רבה
    לגבי 2 סבבה, הבנתי, זה מסתדר עם דימוי הבלון והנקודות, עוגת הצימוקים וכו' ואפשר לקבל את זה שהעוגה תופחת במהירות גבוהה מהאור. בסדר. אבל עדיין יש את הצימוקים שנשארו בפנים ממש בליבה ויש צימוקים במרחקים שונים מהליבה ויש את הצימוקים שבמעטפת, אלה שחרוכים קצת מחום התנור, מקורמלים קמעה…….
    עכשיו נניח שאני חיידק ונניח שהעוגה שקופה חוץ מהצימוקים. אם אני מתיישב על צימוק בליבה אני רואה מלא צימוקים לכל כיוון שאביט (וזאת המנטרה שמפמפמים בכל הסבר).אבל אם אני אשתעמם קצת ואעבור לצימוק מרוחק יותר אז אני כבר ארגיש שאני לא במרכז,אם אני אביט לכיוון המרכז אני אראה המון צימוקים ובכוון ההפוך אופק הצימוקים יהיה דליל יותר (מצומק משהו).המצב כמובן ייעשה קיצוני יותר ככל שאדלג לצימוקים רחוקים יותר ולבסוף כאשר אגיע לצימוק חיצוני הנוף יהיה טוטאלי בהתאם, מבט פנימה – מלא צימוקים, מבט החוצה – אפס צימוקים. שורה תחתונה: לפי התפיסה שלי יש מרכז ויש דפנות, לפי ההרגשה שלי יגידו לי שאני טועה….

  6. ניסים

    אר יאיר
    תחשוב על זה ככה: דמיין מרחב אינסופי של נקודות על גריד של קוביות. משהו כמו קוביה אינסופית שבנויה מקוביות קטנות, כשבמרכז כל קוביה יש נקודה. בוא נריץ זמן אחורה. בהתחלה, יש מרחק גדול בין כל נקודה לשכנים הקרובים, אבל עם הזמן המרחק הזה מצטמצם, ומגיע לערך אפסי. אבל שים לב – היקום עדיין אינסופי :).

    כלומר – אין משמעות ל"מחוץ ליקום".

  7. איתן

    אר יאיר
    1. לא.
    המפץ היה בכל מקום. אפשר להגיד שכל מקום היה סינגולריות בצפיפות אינסופית שהתפשטה (לאן הסינגולריות התפשטה? לא ידוע. אבל לסינגולריות אינסופית אין בעיה להתפשט למרחב אינסופי).
    2. על פי תורת היחסות של איינשטיין, לא ניתן לנוע במהירות העולה על מהירות האור ולא להגיע למהירות האור אבל האיסור חל על תנועה בחלל. אין שום מניעה מהחלל עצמו להתפשט במהירות העולה על מהירות האור ובדרך לקחת גלקסיות שמספיק רחוקות מאיתנו כך שלעולם לא נוכל לראותן (זאת כי האור היוצא מהן, למרות שהוא נע לכיווננו במהירות האור, רק יתרחק מאיתנו..)

  8. אר יאיר

    איתן, שתי שאלות לפחות:
    1) המפץ לא אירע החל בנקודה סינגולרית מסויימת שממנה החומר (והמרחב איתו) מתפשט לכל העברים?
    2) במרחק מספיק גדול הגלקסיות מתרחקות זו מזו במהירות שעולה(!!!!) על מהירות האור?
    כאילו…….איינשטיין לא איתנו אז אפשר להתפרע?
    (שלא יהיו אי הבנות, אני אסיר תודה לכל העונים לי רק שבינתיים אני יוצא עוד יותר מבולבל מכשניכנסתי).
    תודה ויום טוב. יאיר.

  9. איתן

    ארנון אר יאיר.
    ההבדל הוא שכשהחלל מתרחב, גלקסיה לא חייבת "לזוז" והיא עדיין "תתרחק" משאר הגלקסיות (פרט לגלקסיות שכנות שמושפעות ממשיכה הדדית).
    נסה לדמיין את המסוע בטרמניל נתב"ג. אתה עומד עליו בלי ללכת ובכל זאת מתרחק מהדיוטי פרי (או מתקרב אם החופשה שלך רק החלה). בדימוי הזה, אתה הגלקסיה והמסוע הוא החלל (אני לא יודע מה הדיוטי פרי מייצג).
    לגבי תנועה של הגלקסיות "בתוך" החלל, ככל שידוע לי, לתנועה הזו אין כיווניות מסויימת והיא מושפעת ממשיכה הדדית של גלקסיות שכנות בצבירים מקומיים.
    בעבר, היו מספר תצפיות על אזור בחלל בו, נראה היה, שקיימת משיכה לא אקראית של גלקסיות לכיוון יחיד. המשיכה הזו כונתה "זרימה אפלה" (קישור לכתבה בידען: http://www.hayadan.org.il/the-universe-is-not-expanding-uniformly-1310085) אולם, תצפיות מדוייקות יותר שנעשו לאחרונה, נוטות לבטל את חוסר האקראיות של משיכה הזו.

  10. ארנון

    איתן,
    אני לא חולק עליך אלא רק מנסה להבין.
    מה ההבדל בין לומר שהן מתרחקות לבין לומר שהמרחב מתרחב, אם לכל אחת יש ווקטור התקדמות מסויים אז ניתן להפוך כיוון ולציין מקור לא ?
    אפקט ההסטה לאדום נותן רק את המהירות היחסית בנינו, מה לגבי מהירות התנועה הניצבת ? האם היא לא חסרה להבנת התנועה הכוללת או שיש דרכים למדוד אותה ?
    תודה.

  11. איתן

    אר יאיר
    אם הבנתי נכון את שאלותך, אזי יש מספר שגיאות בהבנתך את המפץ הגדול.
    1. הגלקסיות לא מתרחקות מנקודה מסויימת בה ארע המפץ. המפץ ארע בכל נקודה בחלל. מאז, החלל מתפשט ולכן, ככל שנקודה יותר רחוקה מאיתנו, כך היא מתרחקת יותר מהר מאיתנו. במרחק מספיק גדול, הנקודה מתרחקת במהירות העולה על מהירות האור.
    2. בנוסף לכך, לאור יש מהירות ולכן ככל שרואים נקודה רחוקה יותר, זה אומר שמסתכלים על ארוע רחוק יותר בעבר.
    מקווה שעזרתי.

  12. פוזמק

    אני חושב שזה לא רק אתה, עוד רבים לא מבינים בתחומים האלו. כולל אותי. אבל אני חושב שהבנתי היכן אתה טועה ולכן אנסה להסביר כך שיהיה מובן לא רק לך:
    מה שרואים זאת תמונה סטטית.
    כלומר בעדשות הטלסקופים נקלטת הקרינה מאותו הכיוון.
    לקרינה הזאת לקח 13 מיליארד שנים לעבור.
    ב13 מיליארד שנים האלו אותה גלקסיה ככל הנראה כבר הפסיקה מלהתקיים.
    כשהיא נוצרה – הגלקסיה שלנו עדיין לא נוצרה. כך שלא ייתכן שהגלקסיות היו קרובות (כדבריך).

  13. אר יאיר

    אני רק שאלה:
    אם אני רואה את הגלקסיה הזאת כפי שהיא נראתה לפני 13 מיליארד שנה, כן?
    זמן קצר מאד אחרי המפץ הגדול,
    כאשר היא היתה אז עדיין קרובה מאד לנקודת המוצא של המפץ…..
    וגם הגלקסיות האחרות היו קרובות לנקודה הזאת,……
    ולפיכך קרובות מאד זו לזו…..
    אז גם הגלקסיה שלנו היתה קרובה לכל האחרות…לא?
    אם ככה אז יום אחד אנחנו עוד "נגלה" את שביל החלב הקדום?
    ומה זה יגיד לנו?
    ששייטנו בחלל במהירות גבוהה יותר ממהירות האור?
    (הרבה יותר ממהירות האור,)
    שפתחנו כזה "פור" על האור
    עד כדי כך שאנחנו כאן והוא נשאר 13 מיליארד שנה מאחורינו?
    אז איך זה ייתכן?
    איך זה שרק אני שואל את זה?
    איך זה שאף אחד לא מסביר את זה אף פעם?
    מישהו בכלל מבין את זה?
    או שכולם רק מהנהנים ו"עושים" כאילו?
    או שזה בעצם רק אני?

הוספת תגובה

  • (will not be published)