במשך עשרות שנים מנסים אסטרונומים לראות עד כמה שהם יכולים ליקום העמוק. על ידי התבוננות בקוסמוס כפי שהיה זמן קצר לאחר המפץ הגדול, אסטרופיסיקאים וקוסמולוגים מקווים ללמוד כל מה שהם יכולים על היווצרותו המוקדמת של היקום ועל התפתחותו לאחר מכן. תודה לכלים כמו טלסקופ החלל האבלאסטרונומים הצליחו לראות חלקים מהיקום שבעבר לא היו נגישים.
אבל אפילו האבל הנערץ אינו מסוגל לראות את כל המתרחש בתקופת היקום הקדום. עם זאת, באמצעות הכוח המשולב של כמה מהמצפות האסטרונומיות החדשות מרחבי העולם, צוות של אסטרונומים בינלאומיים בראשות מכון האסטרונומיה של אוניברסיטת טוקיו צפה ב -39 גלקסיות קדומות שלא נחשפו בעבר, ממצא שיכול להיות בעל השלכות משמעותיות על האסטרונומיה והקוסמולוגיה.
הצוות שעומד מאחורי התגלית כלל חברים מהמכון לאסטרונומיה של אוניברסיטת טוקיו, המרכז הלאומי הצרפתי למחקר מדעי (CNRS), האוניברסיטה אנהואי נורמלית בסין, אוניברסיטת לודוויג-מקסימיליאן במינכן, המצפה האסטרונומיה הלאומי של סין, וה- המכון לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה של אקדמיה לסינקה (ASIAA) בטייוואן. המחקר שלהם הופיע בגיליון ה- 7 באוגוסט של טבע.
איתור ה"בלתי נראה "
במילים פשוטות, הגלקסיות המוקדמות ביותר ביקום נותרו בלתי נראות עד כה מכיוון שהאור שלהן קלוש מאוד ומתרחש באורכי גל ארוכים שלא ניתן להבחין על ידי האבל. הקבוצה
התגלית שהובילה לא הייתה חסרת תקדים, אלא שהתגלית של גלקסיות רבות מסוג זה מאתרת מודלים קוסמולוגיים עכשוויים. כפי שהסביר טאו וואנג, חוקר מטעם ה- AISAA וסופר משותף למחקר:
"זו הפעם הראשונה שאוכלוסייה כה גדולה של גלקסיות מאסיביות אושרה במהלך 2 מיליארד השנים הראשונות של חיי היקום של 13.7 מיליארד שנה. אלה היו בעבר בלתי נראים לנו. ממצא זה נוגד את המודלים הנוכחיים לאותה תקופה של התפתחות קוסמית ויסייע להוסיף כמה פרטים שהיו חסרים עד כה. "
על אף שהן היו הגדולות ביותר שהיו באותה תקופה גלקסיות אלה, היו עדיין קשות מאוד לאיתור. חלק גדול מהסיבה קשורה למידת התמתחות האור שלהם בעקבות התפשטות היקום. באסטרונומיה היומיומית,
זה מאפשר לאסטרונומים לא רק לספר עד כמה אובייקט מרוחק, אלא איך נראה אובייקט זה בעבר. אבל כשמסתכלים על התקופה הקדומה ביותר של היקום (לפני למעלה מ 13 מיליארד שנה) המרחק העצום מותח את אורך הגל של האור הנראה עד לנקודה בה הוא כבר לא נמצא בתחום האור הנראה והופך לאינפרא אדום.
סיבה נוספת לכך שגלקסיות אלה קשה לאתר היא כי גלקסיות גדולות יותר נוטות להיות אפופות באבק, במיוחד כאשר הן עדיין נמצאות בחלקים הראשונים של היווצרותן. זה נוטה לטשטש אותם יותר מאשר למקביליהם הגלקטיים הקטנים יותר. מסיבות אלה, היה חשד מסוים שהגלקסיות הללו אינן ישנות כפי שהצוות הציע. כפי שציין וואנג:
"היה קשה לשכנע את בני גילנו שהגלקסיות האלה היו ישנות כמו שחשדנו שהן. החשדות הראשוניים שלנו לגבי קיומם הגיעו מנתוני האינפרא אדום של טלסקופ החלל שפיצר. אולם ל- ALMA יש עיניים חדות וחשפו פרטים באורכי הגל התחתון, אורך הגל הטוב ביותר להציץ אבק שנמצא ביקום המוקדם. עם זאת, נדרשו נתונים נוספים מהטלסקופ הגדול מאוד בשם צ'ילה בכדי להוכיח שאנו רואים גלקסיות מסיביות עתיקות בהן לא נראו עד כה. "
מה המשמעות של זה לאסטרונומיה?
מכיוון שגילוי הגלקסיות הללו מתריס נגד המודלים הקוסמולוגיים הנוכחיים שלנו, לממצאי הצוות יש באופן טבעי השלכות משמעותיות על האסטרונומים. כפי שהסביר קוטארו קוהנו, פרופסור במכון לאסטרונומיה ומחבר משותף למחקר:
"ככל שגלקסיה מסיבית יותר, כך החור השחור העל-מסיבי בלב שלה. כך שמחקר הגלקסיות הללו והתפתחותן יספרו לנו יותר על ההתפתחות של חורים שחורים סופר-מסיביים, "הוסיף קוהנו. "גלקסיות מסיביות קשורות גם באופן הדוק להפצה של חומר אפל בלתי נראה. זה ממלא תפקיד בעיצוב המבנה וההפצה של הגלקסיות. חוקרים תיאורטיים יצטרכו לעדכן את התיאוריות שלהם כעת. "
ממצא מעניין נוסף היה הדרכים בהן 39 הגלקסיות העתיקות הללו נבדלות משלנו. בתור התחלה, לגלקסיות אלה צפיפות כוכבים גבוהה יותר מכפי שעושה שביל החלב כיום; מה שאומר שאם הגלקסיה שלנו הייתה דומה, כוכבי כוכבים היו רואים משהו שונה מאוד כשהם מסתכלים לשמי הלילה.
"דבר ראשון, שמי הלילה היו נראים מלכותיים בהרבה. צפיפות הכוכבים הגדולה יותר פירושה שיהיו הרבה יותר כוכבים בקרבת מקום שהם נראים גדולים ומוארים יותר, "אמר וואנג. "לעומת זאת, כמות האבק הגדולה פירושה שכוכבים רחוקים יותר יהיו נראים הרבה פחות, כך שהרקע לכוכבים הקרובים והבהירים האלה עשוי להיות חלל כהה עצום."
מכיוון שזו הפעם הראשונה שמתגלה אוכלוסיה גלקטית מסוג זה, אסטרונומים מצפים מה עוד הם עשויים למצוא. כפי שהיא נראית, אפילו ALMA לא מספיק מתוחכמת כדי לחקור את ההרכבים הכימיים ואת האוכלוסיות הכוכבות של הגלקסיות הללו. עם זאת, מצפה הכוכבים מהדור הבא יקבל החלטה לאסטרונומים לבצע מחקרים אלה.
אלה כוללים את טלסקופ החלל ג'יימס ווב, המיועד כעת להשקה בשנת 2021. מצפה כוכבים מבוסס קרקע כמו הטלסקופ הגדול ביותר של ESO (ELT), טלסקופ השלושים מטר (TMT) וטלסקופ הענק מגלן (GMT) עשויים גם הם למלא תפקיד חיוני.
זו תקופה מרגשת עבור אסטרונומים וקוסמולוגים. לאט לאט הם מקלפים שכבה נוספת ביקום כדי לראות אילו סודות אורבים מתחת!
