אשכול הגלקסיות XLSSC 122 רומז על כך שהיקום, לפחות החלקים הצפופים ממנו - יכול היה ליצור כוכבים, להצטבר לגלקסיות ולבסוף לצבור אותן לאשכולות גלקסיות במהירות מפתיעה
מאת ג'ון וויליס, פרופסור חבר, פיסיקה ואסטרונומיה, אוניברסיטת ויקטוריה, קנדה
ניתן לדמות אשכול גלקסיה לעיר גלקסיות נהדרת , בה כל גלקסיה היא מבנה מנצנץ. בדיוק כמו שארכיאולוג עשוי לחפש עדויות לערים העתיקות ביותר בכדור הארץ, אסטרונומים חיפשו זה מכבר לגלות את אשכולות הגלקסיה העתיקים ביקום - כל אחת מהן המקבילה הקוסמית של תרבות קדומה כמו יריחו או אור כשדים.
התמזל מזלי להוביל צוות של אסטרונומים בגילוי דוגמא כזו לאשכול גלקסיות עתיק. בן כמה? נדרשו לאור מאשכול הגלקסיות ששמו XLSSC 122, 10.4 מיליארד שנים לנסוע ברחבי היקום אלינו.
יקום בגיל הנעורים
אסטרונומים משערים כיום שהיקום עצמו הוא בן 13.7 מיליארד שנה , כך שמעט מתמטיקה אומרת לנו שאנחנו מתבוננים ב- XLSSC 122 כשהיקום היה בן 3.3 מיליארד שנה בלבד. הופתענו לגלות כי מדובר במערך בוגר ומפותח הדומה לאשכולות גלקסיות ביקום של ימינו - סיטואציה כמו להסתכל על תמונה מנעורייך בה אתה מופיע מבוגר מכפי שהיית.
אשכול הגלקסיות XLSSC 122 רומז על כך שהיקום, לפחות החלקים הצפופים ממנו - יכול היה ליצור כוכבים, להצטבר לגלקסיות ולבסוף לצבור אותן לאשכולות גלקסיות במהירות מפתיעה. בהתחשב בכך שהדמיות ממוחשבות של הרכבת אשכולות הגלקסיה מצביעות על צמיחה הדרגתית יותר, גילוי XLSSC 122 מצביע על כך שהרעיונות הנוכחיים שלנו לגבי אופן צורות המבנה ביקום עשויים להיות לא שלמים.
מגלה אשכולות גלקסיות
כשצפיתי בו לראשונה, הופיע צביר הגלקסיות XLSSC 122 כאוסף בלתי נתפס של פוטונים על גבי תמונת רנטגן של השמים שצילם מצפה חלל של סוכנות החלל האירופית . אף על פי שנצפה למרחקים גדולים, ידענו שאנו עוקבים אחר פוטנציאל הילה חמה של גז – בטמפרטורה של 10 מיליון מעלות קלווין - המוגבל בתוך שדה הכבידה של אשכול גלקסיות מסיבי.
עם זאת, תמונות בתחום האור הנראה שצולמו באמצעות הטלסקופ קנדה-צרפת-הוואי לא חשפו גלקסיות הקשורות למקור הרנטגן. זה היה רמז מעניין שאולי גילינו אשכול גלקסי מרוחק בו התפשטות היקום העבירה את האור הנראה שנפלט על ידי גלקסיות האשכול לספקטרום התת אדום.
מתוך הבנה זו המשכנו להשיג תמונה של האשכול באמצעות הטלסקופ הגדול מאוד של מצפה הכוכבים האירופי . תמונה זו, שצולמה במצלמת אינפרא אדום, חשפה את נוכחותם המסומנת של עצמים אדומים קלושים - גלקסיות רחוקות; אבל בדיוק עד כמה רחוקות נותרה תעלומה.
טלסקופ החלל האבל מביא בהירות מוחלטת
לאחר שגילינו ש- XLSSC 122 הוא אשכול גלקסי רחוק, אולי המרוחק ביותר, הוענק לנו זמן תצפית בטלסקופ החלל האבל . בהתחשב בכך שרק אחת מכל 10 הצעות של האבל מצליחה, זה הישג בפני עצמו.
למרות שטלסקופ החלל האבל הוא כמעט בן 30, הוא נותר מתקן אסטרונומי בולט. התמונות שלנו של XLSSC 122 נראו חדות וברורות בהשוואה לתמונות המטושטשות שהתקבלו ממצפי כוכבים קרקעיים. אף על פי שהייתי אסטרונום מקצועי כבר 20 שנה, לראות את תמונות האבל של האשכול שלנו היה רגע של גילוי כמעט ייחודי. היה ברור מייד מצבעי הגלקסיה והספקטרום ש- XLSSC 122 היה רחוק להפליא: הוא נמצא בהסחה לאדום 2, כלומר לאור של XLSSC 122 לקח 10.4 מיליארד שנה להגיע לכדור הארץ.
הדמיה של גלקסיות
כיצד אשכול כמו XLSSC 122 נכנס לתמונה הרחבה יותר שלנו לגבי אופן הבניין של היקום? הדמיות ממוחשבות מאפשרות לאסטרונומים ליצור מחדש את ההתפלגות הלא אחידה של החומר ביקום המוקדם ואז לעקוב אחר כוח הכובד כשהוא מושך את האזורים הצפופים יותר לאשכולות מאסיביים בעוד אזורים פחות צפופים הופכים להיות דלילים יותר ויותר.
ניתן לזהות בסימולציות אשכולות בעלי תכונות דומות ל- XLSSC 122. ככל שהסימולציה דומה להתפתחות האמיתית של היקום, אנו יכולים להתקדם במהירות להווה. כשעשינו זאת עבור XLSSC 122 הבנו שהוא יהפוך לאחד האשכולות המסיביים ביותר ביקום - בדומה לאשכול הגדול Coma Cluster צביר הגלקסיות הכי קרוב שלנו. אותן סימולציות מצביעות על כך ש- XLSSC 122 יכול היה להתקיים רק כאשכול גלקסיות במשך מיליארד שנה לפני הרגע בו התבוננו.
כאן טמונה התעלומה. המחקר שלנו על אור הכוכבים מהגלקסיות המרכיבות את XLSSC 122 אומר לנו שהם בני יותר ממיליארד שנה, אולי עד שלושה מיליארד שנה. יתרה מזאת, נראה שכולם התחילו לייצר כוכבים כמעט באותה עת. אך מכיוון שכל זה קרה הרבה לפני שהגלקסיות הללו אי פעם התגבשו זו לזו ליצירת XLSSC 122, נותרה השאלה מה גרם להם להתחיל ליצור כוכבים בצורה כל כך מסונכרנת ביקום המוקדם?
למרבה המזל, יש לנו מושג די טוב איפה לחפש הלאה. נאס"א מתכננת להשיק את טלסקופ החלל ג'יימס ווב במארס 2021, ואנחנו כבר מתכננים לפנות לכיוון XLSSC 122. טלסקופ ווב יאסוף יותר משש פעמים יותר אור מאשר האבל וינתח את האור הזה באמצעות מספר מכשירים רגישים. מטרתנו היא להשתמש בספקטרוסקופיית אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה בכדי לשפר מאוד את הידע שלנו על התקופות המוקדמות של כהגלקסיות המרכיבות את XLSSC 122, ולגלות את סיפור חייו המוקדם של אשכול הגלקסיות המדהים הזה.