הם שם בחוץ; גלקסיות ננסיות קטנטנות, קלושות ועתיקות להפליא עם כל כך מעט כוכבים, עד שמדענים מכנים אותן 'גלקסיות רפאים'. טלסקופ החלל האבל של נאס"א תפס תמונות של שלוש מהגלקסיות הקטנות-טיגון הללו בתקווה לחשוף תעלומה 13 מיליארד שנה בהתהוותה.
אסטרונומים מאמינים שגלקסיות זעירות דמויות רפאים המוצגות לצד גלקסיית שביל החלב הן מהגלקסיות העתיקות, הזעירות ביותר וטהורות ביותר ביקום. נופי האבל מגלים כי הכוכבים שלהם חולקים את אותו תאריך לידה. הגלקסיות כולן החלו להיווצר כוכבים לפני יותר מ -13 מיליארדים שנה, אך אז נעצרו בפתאומיות תוך מיליארד שנה בלבד לאחר שנולד היקום.
טום בראון מהמכון למדע טלסקופ החלל בבולטימור, "גלקסיות אלה כולן עתיקות וכולם באותה הגילאים, אז אתה יודע שמשהו ירד כמו גיליוטינה וכיבה את היווצרות הכוכבים באותה גלקסיות". ד"ר, מנהיג המחקר. "ההסבר הסביר ביותר הוא הפיכה מחדש."
מימון מחדש של היקום החל במיליארד השנים הראשונות לאחר המפץ הגדול. במהלך תקופה זו קרינה מהכוכבים הראשונים הפילה אלקטרונים מאטומי מימן, מייננת את גז המימן. תהליך זה גם איפשר לגז מימן להיות שקוף לאור אולטרה סגול. ייתכן שתהליך זה גם התיישב בכוכבי גלקסיות גמדיות, כמו אלה שבמחקר של בראון. גלקסיות אלה הן בני דודים זעירים לגלקסיות ננסיות הכוכבות ליד שביל החלב. ובגלל גודלם הקטן, רק 2,000 שנות אור לרוחב, הם לא היו מסיביים מספיק כדי להגן על עצמם מפני האור האולטרה-סגול הקשה של היקום הקדום, שהפשיט את אספקת הדלק המימונית שלהם, והשאיר אותם לא מסוגלים ליצור כוכבים חדשים.
אסטרונומים הציעו סיבות רבות לחוסר הכוכבים בגלקסיות אלה בנוסף לתיאוריית החינוך מחדש. חלק מהמדענים האמינו כי אירועים פנימיים כמו סופרנובות פיצצו את הגז הדרוש ליצירת כוכבים חדשים. אחרים הציעו כי הגלקסיות פשוט השתמשו באספקת גז המימן הדרוש בכדי ליצור כוכבים.
בראון מדד את גילאי הכוכבים בהתבוננות בהירותם וצבעיהם. אוכלוסיות הכוכבים בגלקסיות המאובנות הללו נעות בין כמה מאות לכמה אלפי כוכבים; חלקם דמויי שמש, חלקם גמדים אדומים וחלקם כוכבים אדומים גדולים יותר מהשמש שלנו. כאשר הראיות הראו כי הכוכבים אכן קדומים, גייס בראון את עזרת המצלמה המתקדמת של האבל לסקרים כדי להתחפר עמוק בתוך שש גלקסיות כדי לקבוע מתי הם נולדו. עד כה הצוות סיים לנתח נתונים לשלושה; הרקולס, ליאו הרביעי ואורסה מז'ור. הגלקסיות שוכנות בין 330,000 שנות אור ל -490,000 שנות אור. לשם השוואה, בראון השווה את כוכבי הגלקסיות עם הכוכבים שנמצאו ב- M92, אשכול כדור כדורי בן 13 מיליארד שנה שנמצא כ- 26,000 שנות אור מכדור הארץ. הוא מצא שהם בגיל דומה.
"אלה המאובנים של הגלקסיות הקדומות ביותר ביקום," אמר בראון. "הם לא השתנו במיליארדי שנים. גלקסיות אלה אינן שונות לרוב הגלקסיות הסמוכות, שיש להן היסטוריות ארוכות של היווצרות כוכבים. "
הגילוי של בראון יכול לעזור להסביר את מה שמכונה "בעיית הלוויין החסרה". אסטרונומים צפו רק בכמה עשרות גלקסיות ננסיות סביב שביל החלב בעוד הדמיות ממוחשבות צופות כי אלפים צריכים להתקיים. אבל אולי הם אכן קיימים. סקר סלואן מצא יותר מתריסר גלקסיות זעירות ומורעבות בכוכב בשכונת שביל החלב תוך סריקת רק חלק מהשמיים. אסטרונומים חושבים שעשרות גלקסיות אולטרה-קלושות עלולות אורבות בלתי-מזוהות עם אפשרות של אלפי גמדים קטנים יותר שאינם מכילים כמעט כוכבים.
הגלקסיות הזעירות עשויות להיות מקופחות מכוכבים, אך עדיין יש להן שפע של חומר אפל, המסגרת עליה נבנות הגלקסיות. גלקסיות גמדיות רגילות בסמוך לגלקסיית שביל החלב מכילות פי חומר יותר כהה מחומר גלוי רגיל. בראון מסביר כי הגלקסיות הזעירות הללו הן כיום איים בעלי חומר אפל ברובם, שלא נראו במשך מיליארדי שנים עד שהאסטרונומים החלו למצוא אותם בסקר סלואן.
תוצאותיו של בראון מופיעות בגיליון 1 ביולי של כתבי העת Astrophysical Journal.
כיתוב תמונה 1: תמונות האבל הללו מציגות את גלקסיית הגמדים העמומה והמורעבת בכוכב ליאו הרביעי. התמונה משמאל מציגה חלק מהגלקסיה, המתוארת על ידי התיבה המלבנית הלבנה. גודל התיבה רוחב 83 שנות אור על 163 שנות אור. הכוכבים המעטים בליאו הרביעי אבודים בין כוכבים שכנים וגלקסיות רחוקות. בתמונה האמצעית תצוגה מקרוב של גלקסיות הרקע שבתיבה. התמונה מימין מציגה רק את הכוכבים בליאו הרביעי. הגלקסיה, המכילה כמה אלפי כוכבים, מורכבת מכוכבים דמויי שמש, חלשים יותר, כוכבים ננסיים אדומים וכמה כוכבי ענק אדומים בהירים מהשמש. קרדיט: NASA, ESA, ו- T. Brown (STScI)
כותרת תמונה 2: הדמיות מחשב אלה מראות נחיל של גושים של חומר אפל סביב גלקסיית שביל החלב שלנו. חלק מריכוזי החומר האפל הם מסיביים מספיק כדי להצית היווצרות כוכבים. אלפי גושים של חומר אפל מתקיימים יחד עם גלקסיית שביל החלב שלנו, המוצגת במרכז הפאנל העליון. הכתמים הירוקים בלוח האמצעי הם אותם נתחי חומר כהה המסיביים מספיק כדי להשיג גז מהמדיום הבין-גלקטי ומפעילים היווצרות כוכבים מתמשכת, ובסופו של דבר יוצרים גלקסיות גמדיות. בלוח התחתון, הגבעות האדומות הן גלקסיות גמדיות קלושות במיוחד שהפסיקו ליצור כוכבים מזמן. בראון וג'יי טומלינסון (STScI)
