רעיון חדש ומואר המציג כיצד גלקסיות האירו את היקום הקדום

ממצאים חדשים מטלסקופ החלל שפיצר חושפים כי הגלקסיות ביקום הקדום היו בהירות בהרבה מכפי שחזו אסטרונומים. גלקסיות עתיקות נראות זוהרות באור אינפרא אדום שהשאיר את מקורן בעידן המוקדם של הגלקסיות והכוכבים. אסטרונומים מאמינים שממצא זה יכול לעזור לענות על תעלומה מסקרנת מהתקופה הקדומה ביותר של הקוסמוס שלנו.

בעקבות המפץ הגדול, היקום היה מלא באנרגיה, אך החומר טרם התהווה. החומר הראשון שהתרחש היה בצורה של מימן והליום מיוננים, ואור החל למלא את הקוסמוס. עם זאת, בערך 300,000 שנה לאחר המפץ הגדול, גז מיונן זה הפך נייטרלי חשמלי, והיקום נכנס לעידן שקוסמולוגים מכנים "ימי הביניים האפלים".

תפיסתו של אמן כיצד נראתה גלקסיה מוקדמת. היווצרות כוכבים פעילה, בשילוב עם מקרי מוות בכוכבים תכופים היו מאירים את הגז בין הכוכבים, מה שהופך את הגלקסיה לאטומה ברובה, ומשאירה את הגופים הללו עם מעט מבנה. קרדיט תמונה: ג'יימס ג'וזפידס (הפקות אסטרונומיה של סווינבורן)

בהתחלה…

תקופת ההתאוששות החלה 500 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול, בתקופה בה הקוואזרים החלו לראשונה לקרום עור וגידים, וגלקסיות החלו להתפתח. לאט לאט, במשך יותר מ -500 מיליון שנה, האיחוזה מחדש האירה את היקום והפכה את הקוסמוס למרחב אפל למקום המבריק שאנו מכירים כיום. אולם, כיצד התרחשה מחדש של אירוניזציה נותרה בגדר תעלומה.

"זו אחת השאלות הפתוחות הגדולות ביותר בקוסמולוגיה תצפיתית. אנו יודעים שזה קרה, אבל מה גרם לזה? ממצאים חדשים אלה עשויים להוות רמז גדול ", אמר סטפן דה בארוס מאוניברסיטת ז'נבה בשוויץ.

תמונה מורכבת של שדה גלקסיות, שצולמו על ידי טלסקופי החלל האבל וספיצר. הגלקסיות העתיקות והעמומות ביותר מעגלות. תמונת הכניסה בפינה השמאלית התחתונה מציגה תמונת חשיפה ארוכה מקרוב של אחת ממשפחות הכוכבים העתיקות הללו. קרדיט תמונה: NASA / JPL-Caltech / ESA / Spitzer / P. אוש / ש. דה בארוס / I.Labbe

טלסקופ החלל שפיצר שימש להביט לאחור על הגלקסיות הקדומות ביותר בקוסמוס, המרוחקות 13 מיליארד שנות אור מכדור הארץ. בבדיקת 135 גלקסיות נמצא גופות קדומות אלה, המאוכלסות בכוכבים צעירים ומאסיביים, היו אנרגטיות באופן מפתיע בשני תדרים של אור אינפרא אדום. אורכי גל אלה היו בקנה אחד עם האור שהופק על ידי קרינה מייננת האינטראקציה עם מימן וחמצן בגלקסיות.

"לא ציפינו ששפיץ, עם מראה שאינה גדולה יותר מחולה-הופ, יהיה מסוגל לראות גלקסיות כה קרובות לשחר הזמן. אבל הטבע מלא בהפתעות, "אמר מייקל ורנר, מדען פרויקט שפיצר במעבדת ההנעה סילונית של נאס"א.

ייצוג גרפי של תולדות היקום. קרדיט תמונה: SG Djorgovski et al./Digital Media Center, Caltech

כדי להבהיר את הסיפור ...

לאחר היווצרות החומר, הקרינה האלקטרומגנטית היחידה שיכולה לחלחל ליקום הייתה גלי רדיו ואור גלוי, ואילו קרינת אותם עם אורכי גל קצרים יותר - אור אולטרה סגול למשל - נתפסה על ידי אטומי מימן. בתהליך, אטומים אלה הופשטו מהאלקטרונים שלהם ויצרו יונים.

עדות לתקופה זו של מימון מחדש נראית כאשר האסטרונומים מסתכלים אחורה לימים הראשונים של הקוסמוס, ואילו המקור לכמות האנרגיה העצומה הנדרשת להעצמת שינוי זה על פני היקום כולו נותרה לא ידועה. כוכבים או גלקסיות אולי היו אחראים, אך תפוקת האנרגיה של גופים אלה הייתה מחייבת את הגופים הללו להיות חזקים בהרבה מכפי שהם כיום. תיאוריה אחת מציעה כי קוואזרים - גלקסיות עם חורים שחורים סופר-מסיביים חזקים להפליא - הניבו אולי את האנרגיה הדרושה ליינון את עניין הקוסמוס.

"הסיפור עד כה: בתחילת הדרך היקום נוצר. זה הרבה מאוד כעס על אנשים ונחשבו למהלך רע. "
- דאגלס אדמס, המסעדה בסוף היקום

אני יכול לראות בבירור עכשיו

"תוצאות אלה של שפיצר הן ללא ספק צעד נוסף בפתרון תעלומת ההפיכה הקוסמית. אנו יודעים כעת כי התנאים הגופניים בגלקסיות המוקדמות הללו היו שונים מאוד מאשר בגלקסיות טיפוסיות כיום. זה יהיה תפקידו של טלסקופ החלל ג'יימס ווב לבדוק את הסיבות המפורטות לכך, "אמר פסקל אוש מאוניברסיטת ז'נבה.

טלסקופ החלל ג'יימס ווב, שיכול לענות על רבות מהשאלות שנשארו בעידן החומר הקדום ביותר ביקום, צפוי לצאת לדרך בשנת 2021.