מדידה ב־ALMA ואפקט סוניאייב–זלדוביץ’ מצביעה על “חימום יתר” כ־1.4 מיליארד שנה אחרי המפץ הגדול, ומאתגרת מודלים של היווצרות צבירי גלקסיות
צוות אסטרונומים בהובלת חוקרים מקנדה מדווח ב־Nature על זיהוי ישיר של גז חם בין גלקסיות בצביר בראשית דרכו, כ־1.4 מיליארד שנה אחרי המפץ הגדול. המדידה, שנעשתה באמצעות ALMA ואפקט סוניאייב–זלדוביץ’, מרמזת על “חימום יתר” שמגיע כנראה מפעילות חורים שחורים־על־מסיביים – ומאתגרת את סדר הפעולות שמניחים במודלים של התפתחות צבירי גלקסיות. (Nature)
למה גז חם בצביר צעיר הוא בעיה למודלים
ברוב צבירי הגלקסיות המוכרים כיום, רוב החומר הבאריוני נמצא כגז לוהט מאוד – “התֶוֶךְ התוך־צבירי” (intracluster medium, ICM) – בטמפרטורות של מעל עשרה מיליון קלווין. מודלים קוסמולוגיים מניחים שביקום הקדום, כשהצבירים עדיין “נבנים”, הגז אמור להיות קריר יותר ופחות מאורגן, משום שהחימום הכבידתי וההתייצבות מתרחשים בהדרגה.
כאן נכנס הממצא החדש: החוקרים מדווחים על זיהוי ישיר של גז תוך־צבירי חם במערכת מרוחקת מאוד בזמן, בהיסטוריה מוקדמת של היקום (הסטה לאדום z=4.3). לפי תקציר המאמר, המדידה מצביעה על מאגר אנרגיה תרמית בסדר גודל של כ־10^54 ג’אול בליבת הצביר – בערך פי עשרה יותר ממה שכבידה לבדה אמורה לייצר בשלב כזה.
זה הבדל שלא קל “לטאטא” תחת השטיח. אם גז בצביר צעיר כבר חם כל כך, ייתכן שסדר הפעולות המקובל – קודם אוספים גז, אחר כך מחממים אותו בהדרגה תוך כדי התבגרות הצביר – צריך תיקון, לפחות בחלק מהמקרים.
איך מודדים גז חם כשכמעט אין “אור” למדוד
המדידה מבוססת על האפקט התרמי של סוניאייב–זלדוביץ’ (tSZ). בפשטות, פוטונים של קרינת הרקע הקוסמית עוברים דרך אלקטרונים חמים בגז, “מקבלים בעיטה” אנרגטית קלה, ומשנים מאוד בעדינות את התפלגות הקרינה. זה מאפשר לאמוד את האנרגיה התרמית הכוללת של הגז גם במרחקים אדירים, בלי להסתמך רק על קרינת רנטגן חלשה שקשה למדוד ביקום המוקדם.
כאן נכנס ALMA: מערך אנטנות רדיו־מילימטרי שיכול למדוד את חתימת ה־tSZ בדיוק גבוה. החוקרים התמקדו בצביר־פרוטו מוכר בקהילה, שמסומן בשם SPT2349–56, ובו זוהו גם כמה גרעינים פעילים (AGN) – סימן אפשרי לכך שמנועי אנרגיה חזקים כבר פועלים שם.
החשוד המרכזי: “חימום מוקדם” על ידי חורים שחורים־על־מסיביים
בהודעת EurekAlert שמלווה את הפרסום נטען שהאות היה “חזק מדי כדי להיות אמיתי” בבדיקה ראשונית, ושנדרשו חודשים של אימותים עד שהצוות השתכנע שהוא אכן אמיתי. לפי ההודעה, הגז במערכת הזו “לפחות פי חמישה חם מהצפוי במודלים”, והמחברים מציעים שחימום מוקדם ועוצמתי – כנראה מסילוני רדיו ופידבק אנרגטי מגרעינים פעילים – כבר “מבשל” את האטמוספרה התוך־צבירית בזמן שהצביר עדיין קומפקטי ולא מיושב.
הנקודה המדעית כאן אינה רק “עוד עצם רחוק”. זו בדיקה חזקה לשאלה בסיסית: האם צבירי גלקסיות מתפתחים בצורה יחסית “מסודרת”, או שיש מקרים שבהם אירועים אלימים (כמו פעילות AGN) דוחפים את המערכת מהר למסלול חם ואנרגטי מוקדם מהמתוכנן.
מה אפשר לעשות עם זה הלאה
החוקרים מציינים שהם רוצים לבדוק כיצד שלושה תהליכים מתקיימים יחד באותה מערכת צעירה: קצב יצירת כוכבים גבוה, פעילות של חורים שחורים־על־מסיביים, ואטמוספרה תוך־צבירית מחוממת יתר על המידה. אם יימצאו עוד מערכות דומות, אפשר יהיה להתחיל לשאול האם מדובר בחריג מרשים או בפרק שחסר לנו בסיפור הכללי של בניית הצבירים הראשונים.
עוד בנושא באתר הידען:
