לא כל הגלקסיות הגדולות נוצרו ביחד בתחילת היקום
צוות בראשות אסטרונום מאוניברסיטת אינדיאנה גילה דגימה של גלקסיות מאסיביות בעלות תכונות שלפיהן החוקרים מסיקים כי הן נוצרו יחסית לא מכבר. הדבר מנוגד לאמונה הרווחת לפיה הגלקסיות הגדולות המאירות (כמו שביל החלב שלנו) החלו את תהליך היווצרותם והתפתחו זמן קצר לאחר המפץ הגדול, לפני כ-13 מיליארד שנה. מחקר נוסף על טבען של גלקסיות אלו יוכל לפתוח חלון למחקר מקור וההתפתחות המוקדמת של הגלקסיות.
ג'ון זלצר, החוקר הראשי של מחקר שפורסם בכתב העת אסטרופיסיקל ג'ורנל לטרס, אומר כי 15 הגלקסיות שבדוגמה מדגימות תאורה (מדידה של סך כל האור הנפלט מהן)המעידה על כך שהן מערכות מאסיביות כמו שביל החלב וגלקסיות “ענקיות” אחרות. ואולם, גלקסיות ספציפיות אלה יוצאות דופן משום שתפוצת החומרים בהן מעידה שרק מעט כוכבים נוצרו בתוכן. יש בהן תפוצה נמוכה יחסית של יסודות כבדים (כלומר כבדים יותר מהליום, שהאסטרונומים מכנים את כולם כמתכות, כולל חמצן, חנקן ופחמן). דבר זה מעיד על כך שהגלקסיות הללו צעירות יחסית בקנה מידה קוסמולוגי, ויתכן שנוצרו לאחרונה.
הסבר פשוט: כל כוכב שמת מפזר לחלל הגלקסיה חומרים כבדים יותר שנוצרו בו- החל מחמצן ופחמן ועד לברזל – במידה וגם ליבותיהם מתפזרים, וכן יסודות כבדים יותר שנוצרים ברגע התפוצצות הכוכב- אם הוא היה מספיק מאסיבי כדי להפוך לכוכב ניטורונים או לחור שחור. החומר הזה מתערב בתוך ענני האבק והגז באיזורי יצירת הכוכבים בגלקסיות והדור השני של הכוכבים שנוצרים שם עשיר יותר בחומרים כבדים (יתכן שההדף של ההתפוצצות אפילו מדרבן את תהליך יצירת הכוכבים החדשים ולא רק מעשיר אותם). ככל שהגלקסיה עתיקה יותר, כך הכוכבים שנוצרים בה עשירים יותר בחומרים כבדים יותר שנוצרו כתוצאה ממותם של דורות רבים יותר של כוכבים (והערה נוספת, דור כוכבים איננו קבוע. ככל שהכוכב גדול ומאסיבי יותר הוא 'חי' פחות זמן – מיליוני שנים בודדות ואף פחות, לעומת מיליארדי שנים של חיי שמש כמו שלנו).
התפוצה של החומרים הכימיים בגלקסיות בשילוב עם כמה הנחות פשטות אודות התפתחות הכוכבים ותהליך ההעשרה של גלקסיות בכלל, מעלות השערה כי הן בנות 3-4 מיליארד שנה ולפיכך נוצרו 9-10 מיליארד שנה לאחר המפץ הגדול. מרבית התיאוריות אודות יצירת גלקסיות חוזות כי גלקסיות מאירות מאסיביות כאלה צריכות היו להיווצר הרבה יותר מוקדם.
21 תגובות
לניסים תודה רבה על ההסבר.
דוד מיר
הייתה פעם תיאוריה דומה קצת לשלך – תיאורית “המצב היציב”, שהאמין בו פרד הויל.
האבל הראה לנו שהיקום מתפשט בקצב אחיד – כלומר במרחק פי 2 יותר גדול, קצב ההתפשטות פי שתיים יותר גדול. תיאורית המצב היציב טענה שיקום היה קיים לעולם ומתפשט כל הזמן. הגלקסיות מתרחקות ביניהם ומידי פעם נוצרת גלקסיה חדשה בריק שנוצר עקב ההתפשטות. (אני מאוד מפשט כאן). אם זה היה נכון, היינו אמורים לראות גלקסיות בכל הגילאים בכל המרחקים. אבל זה לא המצב – במרחקים גדולים אנחנו רואים רק גלקסיות צעירות. כדי לדייק – נראה לנו שהגלקסיות צעירות יותר בגלל הזמן הרב שעבר עד שהאור שלהם הגיע אלינו. כלומר – אנחנו בעצם יודעים שגיל הגלקסות בכל מקום הוא פחות או יותר אותו דבר. זה סותר את הרעיון שלך, ומהווה את הבסיס לתיאורית המפץ הגדול.
מיכאל אתה ממש צדיק תיזהר מחיים הכט
חברים:
(אני באמת גאה להשתמש במילה זו במשמעות העמוקה שלה ולא רק כצורת פנייה).
בעיני יושר חשוב הרבה יותר מידע (לא שאני מזלזל בידע אבל אני מעריך אדם ישר יותר משאני מעריך ידען) ואף אחד מכם לא נופל ממני בתחום זה.
אני חושב שלא כדאי להעניק ציונים – גם אם הם טובים (ואין לי הרי כל ספק שהכוונה הייתה טובה). זה עלול לפגוע באיכותם של דיונים בהמשך כי דברים עלולים להישקל לפי אומרם ולא לפי תכנם.
לכן, לדעתי, זה נכון לפרגן על תגובה מסויימת אם מסכימים אתה וחושבים שתרמה אבל לא ליצור סטיגמה על פיה מישהו טוב מאחרים.
אז המלכות הבלעדית נשארת בידיי מיכאל הגדול 🙂
תודה חן טי,
אני נהנה הרבה יותר להסביר כתבות מאשר להגן על מדע מפני בריאתנות… חבל שלא כל התגובות והשאלות הן כמו שלך – במטרה באמת ללמוד ולהבין.
אבל עלי לציין שהרקע הפיזיקלי שלי, אני מאמין, "נחות" אפשר לומר משל מיכאל היות בהבדל בתחומי הלימוד האקדמאי שלנו. היות ולו יש זיקה למתמטיקה יש לו יותר הבנה טובה לכמה מהתאוריות הפיזיקליות שלי יש. למרות שיש לי רקע בקוונטים ורקע מסוים בפיסיקה, אני מאמין ששלו הרקע יותר מבוסס. אני גם חובב אסטרופיזיקה עוד לפני שהתחלתי את לימודי (בתחום שלא קשור), אז הדבר מקנה לי "השלמת ידע" מסוימת.
פשוט לשם שינוי "השגתי" אותו בתגובתי 🙂
גישות יסוד:
לא נראה לי שהמאמץ הצליח
אורן,
כעת הבנתי את הנקודה ואני מודה לך על ההסבר המפורט והזמן שהשקעת בלהסביר לי.
מיכאל,
אני שמח לראות שיש עוד מומחים בארץ ברמה שלך ואפילו עם אותה נקודת מבט :-))
יתכן ויש מקום להתמודד עם הסוגיות הקוסמולוגיות , מהיבט על , שמעבר למקרו , כמו שאלה שנשאלה באחת הכתבות על ידי תלמי , אם קיימים יקומים נוספים , בנוסף ליקום שנוצר כתוצאה מהמפץ הגדול או שפשוט האנושות שלנו , מעמדה של נוחות מקובעת , נוטה לפתור סוגיות קשות ברמת כישורים זעומה ומגבילה את עצמה בפיתרונות במאפיינים , או דיגיטלים ( בדידים ) , או אנלוגים .
( נ . ב . ) , נעשה מאמץ יחודי הפעם , על מנת שגישות יסוד הזה , יובן קצת יותר טוב .
חן טי:
רק עכשיו חזרתי לאתר ושוב אני מוצר את עצמי מחרה מחזיק אחרי אורן.
חן טי,
להפך – אני חזרתי במילים שלי על מה שאמר המאמר. המחקר משתמש בתלות הישירה בין כמות החומרים הכבדים בגלקסיה לבין גיל הגלקסיה וכך יכול להעריך את גיל הגלקסיה כפי שהסברנו לך (והמאמר עצמו גם).
המאמר טוען שבעבר האמינו שהגלקסיות המאירות הגדולות נוצרו באותה תקופה בערך, זמן "קצר" יחסית אחרי היווצרות היקום. טכניקה נוספת לשיעור גיל הגלקסיה, אם כי פחות מדויקת, היא לפי עוצמת ההארה יחסית לגודל הגלקסיה. משערים שכל הגלקסיות המסיביות (נבחרו לפי מידת עוצמת ההארה שלהם שזה דבר די שקול) היו אמורות להיות בעלי אותו גיל בערך של סדר גודל, כפי שציינתי, זמן קצר אחרי היווצרות היקום.
אבל הממצאים של מחקר זה הראו שבחלק מהגלקסיות, למרות עוצמת הארה שמלמדת על גיל בסדר גודל דומה, צפיפות החומרים הכבדים נמוך יותר – דבר המלמד כי הגלקסיות הללו צעירות מכפי שסברו.
שוב, זאת מסקנה לא חד-משמעית ויש לבדוקה בטכניקות שונות. הטכניקה הפשוטה ביותר בדיקת עוצמת ההארה (ואני משער בין הפחות מדויקות) משוערת לפי מסקנות המחקר שהינה לא אמינה לחלוטין.
שלום מיכאל ואורן ותודה על תגובתכם,
אך נראה לי שדווקא הצדקתם את התיאוריה הותיקה יותר בשני ההסברים,
ואז המאמר הופך לפחות מובן..
אפרופו כוכבים כבדים (וללא טיפת לעג – זה פשוט משחק מילים מתבקש) אני מת על סוזאן בויל.
חן טי:
תשובתו של אורן נכונה.
ברצוני להתייחס לפן נוסף של שאלתך שנראה לי כחושף אי הבנה כלשהי.
אתה אומר:
"אם כבר, הגיוני יותר שאם הממוצע הזה קבוע, אזי גודל הגלקסיה יציין שהיא ותיקה יותר. כי יותר כוכבים מתו במהלך יותר שנים ולכן יש יותר חומר כדי ליצור כוכבים חדשים, לא?"
זה לא נכון במשמעות שאליה כיוונת וזאת מכיוון שגם הכוכבים שמתו היו מורכבים מחומר כך שמותם אינו מוסיף חומר.
למעשה ההיפך הוא הנכון כי במהלך חייהם וגם במהלך מותם הם המירו מסה לאנרגיה ולכן למעשה המסה פוחתת.
מה שכן עשוי לקרות (וקורה פעמים רבות) זה שגלקסיות וותיקות פוגשות גלקסיות אחרות ומתאחדות אתן ולכן גלקסיות וותיקות נוטות להיות גם מאסיביות וגדולות יותר.
חן טי,
ככל שהגלקסיה יותר "מבוגרת" היא עברה יותר תהליכים של: גדילת כוכבים, הזדקנות והתפוצצות הכוכבים ושחרור יסודות כבדים (שקורה בעת סופר-נובה). חלק מהחומרים שמשתחררים בהתפוצצות הכוכבים מתפזרים בגלקסיה ומהווים "מרכז נוקליאציה" לכוכבים חדשים שיווצרו (ומערכת שמש חדשה), ושוב חוזר התהליך. כאשר הכוכבים החדשים שנוצרים כבר עשירים יותר ביסודות כבדים בגלל הדור הקודם.
לכן ככל שהגלקסיה יותר זקנה כך יותר השתחררו יסודות כבדים במהלך חייה וריכוז היסודות הכבדים הולך וגדל בה.
זה בצורה פשטנית (דילגתי על כמה שלבים ומאפיינים נוספים).
מיכאל, שאלה לי אליך:
אני לא מבין גדול בתחום היווצרות כוכבים, אבל יש כמות ממוצעת של חומר כבד בכל מליון כוכבים, לדוגמה, מדוע שהממוצע הנ"ל ישתנה אם הגלקסיה צעירה או ותיקה?
אם כבר, הגיוני יותר שאם הממוצע הזה קבוע, אזי גודל הגלקסיה יציין שהיא ותיקה יותר. כי יותר כוכבים מתו במהלך יותר שנים ולכן יש יותר חומר כדי ליצור כוכבים חדשים, לא?
ma lo nora
לפעמים התגובות כאן פשוט מעוררות השראה
איך זה שמנסים להסביר תופעה שקשורה בגלקסיות בלי להכניס לכאן את עניין החומר האפל והאנרגיה השחורה ?
מישהו נרדם במשמרת ?
“תגלית חדשה מאתגרת את תאורית יצירת הגלקסיות” – ואולי “סותרת”? כשמדובר בתאוריה שהיא במידה לא קטנה עדיין ‘ספקולציה’, פחות או יותר, זה המינוח המתבקש.
"מרבית התיאוריות אודות יצירת גלקסיות חוזות כי גלקסיות מאירות מאסיביות כאלה צריכות היו להיווצר הרבה יותר מוקדם."
מה שאומר משהו.