תיאוריות עכשוויות להיווצרות גלקסיות מבוססות על מיזוג היררכי של ישויות קטנות יותר למבנים גדולים וגדולים יותר, החל בערך בגודל של אשכול גלובלי כוכבים ומסתיים באשכולות גלקסיות. על פי תרחיש זה, ההנחה היא כי לא היו קיימות גלקסיות מסיביות ביקום הצעיר.
עם זאת, כעת ייתכן שיהיה צורך לעדכן תצוגה זו. באמצעות מכשיר ה- FORS2 הרב-מצבי בטלסקופ הגדול מאוד ב- Paranal, צוות אסטרונומים איטלקים זיהה ארבע גלקסיות מרוחקות, מסיביות פי כמה מגלקסיית שביל החלב, או מסיביות כמו הגלקסיות הכבדות ביקום של ימינו. אותן גלקסיות כנראה נוצרו כאשר היקום היה בן כ -2,000 מיליון שנה בלבד, כלומר לפני כ 12,000 מיליון שנה.
החפצים שזה עתה התגלו עשויים להיות חברים באוכלוסייה של גלקסיות מסיביות ישנות שטרם אותרו עד כה.
קיומם של מערכות כאלה מראה שהבניית גלקסיות אליפטיות מאסיביות הייתה מהירה הרבה יותר ביקום המוקדם מהצפוי מהתיאוריה הנוכחית.
מיזוג היררכי
הגלקסיות הן כמו איים ביקום, עשויים מכוכבים כמו גם ענני אבק וגז. הם מגיעים בגדלים וצורות שונות. אסטרונומים מבחינים בדרך כלל בין גלקסיות ספיראליות - כמו שביל החלב שלנו, NGC 1232 או גלקסיית אנדרומדה המפורסמת - לבין גלקסיות אליפטיות, שהאחרונות מכילות בעיקר כוכבים ישנים ובעלות מעט מאוד אבק או גז. חלק מהגלקסיות הן ביניים בין ספירלות לאליפטיות ומכונות גלקסיות עדשות או כדוריות.
הגלקסיות אינן מובחנות רק בצורותיהן, הן גם משתנות בגודלן: חלקן עשויות להיות "קלות" כמו אשכול גלובלי כוכבים בכביש החלב שלנו (כלומר הן מכילות בערך שווה ערך למיליוני כמה שמשות) ואילו אחרות עשויות להיות מסיביות יותר מאשר מיליון מיליון סאנס. נכון לעכשיו, יותר ממחצית הכוכבים ביקום נמצאים בגלקסיות כדוריות מסיביות.
אחת השאלות הפתוחות העיקריות של האסטרופיזיקה והקוסמולוגיה המודרנית היא כיצד ומתי נוצרו והתפתחו גלקסיות החל מהגז הקדמון שמילא את היקום הקדום. בתיאוריה הנוכחית הפופולרית ביותר, גלקסיות ביקום המקומי הן תוצאה של תהליך איטי יחסית שבו גלקסיות קטנות ופחות מאסיביות מתמזגות כדי לבנות בהדרגה גלקסיות גדולות ומסיביות יותר. בתרחיש זה, שכונה "מיזוג היררכי", האוכלס היקום הצעיר על ידי גלקסיות קטנות עם מעט מסת, ואילו היקום הנוכחי מכיל גלקסיות גדולות, ישנות ומאסיביות - האחרונה שנוצרה בשלב האחרון של תהליך הרכבה איטי.
אם תרחיש זה היה נכון, אז לא צריך להיות מסוגל למצוא גלקסיות אליפטיות מסיביות ביקום הצעיר. או במילים אחרות, בגלל מהירות האור הסופית, לא אמורות להיות גלקסיות מסיביות כה רחוקות מאיתנו. ואכן, עד כה לא ידוע על שום גלקסיה אליפטית ישנה מעבר לגלקסיה רדיו בהיסטה אדומה 1.55 שהתגלתה לפני כמעט עשר שנים.
סקר K20
כדי להבין טוב יותר את תהליך היווצרות הגלקסיות ולאמת אם התרחיש המיזוג ההיררכי תקף, צוות של אסטרונומים איטלקיים ו- ESO השתמשו בטלסקופ ה- Very Large Telescope של ESO כ"מכונת זמן "כדי לחפש גלקסיות אליפטיות מרוחקות מאוד. עם זאת, זה לא טריוויאלי. גלקסיות אליפטיות רחוקות, עם תוכנן של כוכבים ישנים ואדומים, חייבות להיות חפצים קלושים מאוד אכן באורכי גל אופטי שכן עיקר אורם מועבר לאדום לחלק האינפרא אדום של הספקטרום. אם כן, הגלקסיות האליפטיות המרוחקות הן בין היעדים התצפיתיים הקשים ביותר אפילו עבור הטלסקופים הגדולים ביותר; זו גם הסיבה שרשומת המשמרת האדומה של 1.55 נמשכה כל כך הרבה זמן.
אך אתגר זה לא עצר את החוקרים. הם השיגו ספקטרוסקופיה אופטית עמוקה עם מכשיר ה- FORS2 הרב-מצבי על ה- VLT עבור מדגם של 546 חפצים קלושים שנמצאו באזור שמיים של 52 arcmin2 (או בערך עשירית משטח הירח המלא) המכונה שדה K20, ו החפיפה בחלקה עם אזור GOODS-South. ההתמדה שלהם השתלמה והם קיבלו תגמול על ידי גילוי ארבע גלקסיות עתיקות ומסיביות עם משמרות אדומות בין 1.6 ל 1.9. גלקסיות אלה נראות כאשר היקום היה רק כ -25% מגילו הנוכחי של 13,700 מיליון שנה.
באחת הגלקסיות, צוות K20 הרוויח גם ממסד הנתונים של הספקטרום הזמין לציבור באזור GOODS-South שצילם צוות ESO / GOODS.
אוכלוסייה חדשה של גלקסיות
הגלקסיות שזה עתה התגלו נראות אפוא כאשר היקום היה בן 3,500 מיליון שנה, כלומר לפני 10,000 מיליון שנה. אך מהספקטרום שנלקח, נראה כי הגלקסיות הללו מכילות כוכבים עם גילאים בין 1,000 ל -2,000 מיליון שנה. זה מרמז שהגלקסיות כנראה התגבשו בהתאם מוקדם יותר, וכי הן חייבות להשלים בעצם את ההרכבה שלהן ברגע שהיקום היה בן 1,500 עד 2,500 מיליון שנה בלבד.
נראה כי לגלקסיות המונים העולים על מאה אלף מיליון מסות שמש ולכן הם בגדלים הדומים לגלקסיות המסיביות ביותר ביקום של ימינו. תמונות משלימות שצולמו במסגרת סקירת GOODS ("The Great Observatories Origins Deep Survey") על ידי טלסקופ החלל האבל מראים כי לגלקסיות אלה מבנים וצורות זהים פחות או יותר לאלו של הגלקסיות האליפטיות המסיביות של ימינו.
התצפיות החדשות חשפו אפוא אוכלוסיה חדשה של גלקסיות עתיקות מאוד ומסיביות.
קיומם של גלקסיות כדוריות כה מסיביות וותיקות ביקום הקדום מראה כי הרכבת הגלקסיות האליפטיות המסיביות של ימינו החלה הרבה קודם לכן והייתה מהירה בהרבה מכפי שחזתה תיאוריית המיזוג ההיררכית. אומרת אנדראה צ'ימאטי (INAF, פירנצה, איטליה), מנהיג הצוות: "המחקר החדש שלנו מעלה כעת שאלות מהותיות בנוגע להבנתנו וידענו על התהליכים שהווסתו את הנסיון וההיסטוריה האבולוציונית של היקום והמבנים שלו."
המקור המקורי: פרסום חדשות ESO
