אשראי תמונה: ESO
למרות שהיקום כיום בצבע בז 'בסך הכל, הוא היה בעבר כחול יותר, לפי האסטרונומים עם המצפה הדרומי האירופי. האסטרונומים עיבדו את המרחק והצבע ל -300 גלקסיות שהיו בתוך סקר האבל העמוק של האבל, שהביט לעומק באזור השמיים שבקבוצת הכוכבים הדרומית של טוסקנה.
צוות אסטרונומים בינלאומי [1] קבע את צבע היקום כשהיה צעיר מאוד. בעוד שהיקום עכשיו סוג של בז ', הוא היה הרבה יותר כחול בעבר הרחוק, בתקופה בה היה בן 2,500 מיליון שנה בלבד.
זו תוצאה של ניתוח נרחב ויסודי של יותר מ -300 גלקסיות שנראו באזור שמיים דרומי קטן, מה שנקרא Hubble Deep Field South. המטרה העיקרית של מחקר מתקדם זה הייתה להבין כיצד מורכב התוכן הכוכב של היקום והשתנה עם הזמן.
האסטרונום ההולנדי מרין פרנקס, חבר צוות ממצפה הכוכבים ליידן (הולנד), מסביר: "הצבע הכחול של היקום הקדום נגרם כתוצאה מאור כחול בעיקר מכוכבים צעירים בגלקסיות. הצבע האדום יותר של מגזין החלל נגרם על ידי המספר הגדול יחסית של כוכבים ישנים ואדומים יותר. "
מנהיג הצוות, גרגורי רודניק ממכון מקס פלאנק למען האסטרופיזיקה (גרצ'ינג, גרמניה) מוסיף: "מכיוון שכמות האור הכוללת ביקום בעבר הייתה בערך זהה להיום וכוכב כחול צעיר פולט הרבה יותר קל מכוכב אדום ישן, בוודאי שהיו פחות כוכבים משמעותיים ביקום הצעיר מכפי שיש עכשיו. הממצאים החדשים שלנו מרמזים כי רוב הכוכבים ביקום נוצרו מאוחר יחסית, זמן לא רב לפני שנולד השמש שלנו, ברגע בו היקום היה בן 7,000 מיליון שנה. "
תוצאות חדשות אלה מבוססות על נתונים ייחודיים שנאספו במהלך יותר ממאה שעות של תצפיות בעזרת הכלי ISAAC הרב-מצבי בטלסקופ ה- Very Large Telescope (ESL) של ESO, כחלק מפרויקט מחקרי מרכזי, ה- Faint InfraRed Extragalactic Survey (FIRES). המרחקים לגלקסיות נאמדו מבהירותם ברצועות גל אופטיות שונות כמעט-אינפרא אדום.
התבוננות ביקום הקדום
כיום ידוע היטב שהשמש נוצרה לפני כ -4.5 מיליארד שנה. אבל מתי נוצרו רוב הכוכבים האחרים בגלקסי הבית שלנו? ומה עם כוכבים בגלקסיות אחרות? אלה הן כמה משאלות המפתח באסטרונומיה של ימינו, אך ניתן לענות עליהן רק באמצעות תצפיות באמצעות הטלסקופים הגדולים בעולם.
אחת הדרכים להתייחס לנושאים הללו היא להתבונן ישירות ביקום הצעיר מאוד - על ידי מבט אחורה בזמן. לשם כך, אסטרונומים מנצלים את העובדה שאור הנפלט על ידי גלקסיות רחוקות מאוד נעה זמן רב לפני שהם מגיעים אלינו. וכך, כאשר אסטרונומים מסתכלים על חפצים מרוחקים כאלה, הם רואים אותם כפי שהופיעו מזמן.
עם זאת, גלקסיות מרוחקות אלה קלושות ביותר, ולכן תצפיות אלה קשות מבחינה טכנית. סיבוך נוסף הוא שעקב התפשטות היקום, האור מהגלקסיות הללו מועבר לעבר אורכי גל ארוכים יותר [2], מחוץ לטווח אורך הגל האופטי ולתוך האזור האינפרא אדום.
על מנת ללמוד את הגלקסיות המוקדמות הללו בפירוט מסוים, על כן אסטרונומים להשתמש בטלסקופים הגדולים ביותר על הקרקע, כדי לאסוף את אורם הקלוש במהלך חשיפות ארוכות מאוד. בנוסף עליהם להשתמש בגלאים רגישים לאינפרא אדום.
טלסקופים כעיניים ענקיות
"שדה עמוק האבל דרום (HDF-S)" הוא חלק קטן מאוד מהשמיים בקונסטלציה הדרומית טוקאנה ("הטוקאן"). הוא נבחר למחקרים מפורטים מאוד עם טלסקופ החלל האבל (HST) וטלסקופים חזקים אחרים. תמונות אופטיות של שדה זה שהושגו על ידי ה- HST מייצגות זמן חשיפה כולל של 140 שעות. טלסקופים קרקעיים רבים השיגו גם תמונות וספקטרום של עצמים באזור שמיים זה, ובמיוחד טלסקופ ESO בצ'ילה.
שטח שמיים של 2.5 x 2.5 arcmin2 לכיוון HDF-S נצפה במסגרת מחקר מעמיק (הסקר הקיצוני InfraRed Extragalactic; FIRES, ראה ESO PR 23/02). הוא מעט גדול יותר מהשדה המכוסה על ידי מצלמת WFPC2 ב- HST, אך עדיין קטן פי 100 מהשטח בו ירח המלא הוחלף.
בכל פעם שנראה שדה זה ממצפה הפרנל של ESO והתנאים האטמוספריים היו אופטימליים, כיוונו אסטרונומים של ESO את הטלסקופ VLT ANTU בגודל 8.2 מ 'לכיוון זה, וצילמו תמונות כמעט אינפרא אדום עם הכלי ISAAC הרב-מצבי. בסך הכל, השדה נצפה במשך יותר ממאה שעות והתמונות שהתקבלו (ראו ESO PR 23/02) הן הנוף העמוק ביותר בשטח J- וה- H- להקות כמעט אינפרא אדום. דימוי הלהקה Ks הוא העמוק ביותר שהתקבל אי פעם בשדה שמיים כלשהו בלהקה ספקטרלית זו, בין אם מהקרקע או מהחלל.
נתונים ייחודיים אלה מספקים מבט יוצא דופן וכעת אפשרו מחקרים חסרי תקדים על אוכלוסיית הגלקסיה ביקום הצעיר. ואכן, בגלל תנאי הראייה יוצאי הדופן ב- Paranal, הנתונים המתקבלים באמצעות ה- VLT הם בעלי חדות תמונה מצוינת ("רואים" 0.48 קשת) וניתן לשלב אותם עם נתונים אופטיים HST כמעט ללא אובדן איכות.
צבע כחול יותר
האסטרונומים הצליחו לגלות באופן חד משמעי כ -300 גלקסיות בתמונות אלה. עבור כל אחד מהם מדדו את המרחק על ידי קביעת הסטה האדום [2]. הדבר נעשה באמצעות שיטה חדשה משופרת המבוססת על השוואה בין בהירותו של כל אובייקט בכל רצועות הספקטרום הבודדות לזו של קבוצת גלקסיות סמוכות.
באופן זה, גלקסיות נמצאו בשדה עם משמרות אדומות עד Z = 3.2, התואמות למרחקים סביב 11,500 מיליון שנות אור. במילים אחרות, האסטרונומים ראו את האור של הגלקסיות הרחוקות הללו כפי שהיו כשהיקום בן כ -2.2 מיליארד שנה בלבד.
לאחר מכן קבעו האסטרונומים את כמות האור שנפלטה על ידי כל גלקסיה בצורה כזו שההשפעות של ההיסטה האדומה "הוסרו". כלומר, הם מדדו את כמות האור באורכי גל שונים (צבעים) כפי שהיה מתעד על ידי צופה ליד אותה גלקסיה. זה כמובן מתייחס רק לאור מכוכבים שאינם מוסווים כבד מאבק.
בסיכום האור שנפלט באורכי גל שונים על ידי כל הגלקסיות בתקופה קוסמית נתונה, האסטרונומים יכלו אז לקבוע את הצבע הממוצע של היקום ("הצבע הקוסמי") באותה תקופה. יתר על כן, הם הצליחו למדוד כיצד צבע זה השתנה ככל שהיקום התיישן.
הם מגיעים למסקנה שהצבע הקוסמי הולך ומתארך עם הזמן. בפרט, זה היה הרבה יותר כחול בעבר; כעת, בגיל כמעט 14,000 מיליון שנה, ליקום יש סוג של צבע בז '.
מתי נוצרו כוכבים?
שינוי הצבע הקוסמי עם הזמן עשוי להיות מעניין כשלעצמו, אך הוא גם כלי חיוני לקביעת כמה מהר הורכבו כוכבים ביקום.
אכן, אמנם היווצרות הכוכבים בגלקסיות אינדיבידואליות עשויה להיות בעלת היסטוריות מסובכות, ולעתים מאיצה ל"פרצי כוכבים "אמיתיים, אך התצפיות החדשות - שעכשיו מבוססות על גלקסיות רבות - מראות כי" ההיסטוריה הממוצעת "של היווצרות הכוכבים ביקום היא הרבה יותר פשוט. הדבר ניכר על ידי השינוי הצפוף והחלק של הצבע הקוסמי ככל שהיקום התיישן.
בעזרת הצבע הקוסמי האסטרונומים הצליחו גם לקבוע כיצד השתנה הגיל הממוצע של כוכבים יחסית לא צפויים ביקום עם הזמן. מכיוון שהיקום היה הרבה יותר כחול מכפי שהוא כעת, הם הגיעו למסקנה כי היקום לא מייצר כמות כה גדולה של כוכבים כחולים (בעלי מסה גבוהה, קצרת מועד) כמו שהיה מוקדם יותר, ובאותו הזמן המסה האדומה (הנמוכה הנמוכה) , כוכבים ארוכים) מדורות קודמים של היווצרות כוכבים עדיין קיימים. כוכבים כחולים ומאסיביים מתים מהר יותר מכוכבים אדומים, בעלי מסה נמוכה, ולכן ככל שגיל קבוצת הכוכבים עולה, הכוכבים הכחולים בעלי תקופות קצרות מתים והצבע הממוצע של הקבוצה הופך לאדום יותר. כך גם היקום בכללותו.
התנהגות זו דומה לזו של מגמת ההזדקנות במדינות המערב המודרניות בהן נולדים פחות תינוקות מבעבר ואנשים חיים יותר מבעבר, עם ההשפעה הכוללת שהגיל הממוצע של האוכלוסייה עולה.
האסטרונומים קבעו כמה כוכבים כבר נוצרו כאשר היקום היה בן כ -3,000 מיליון שנה בלבד. כוכבים צעירים (בצבע כחול) פולטים יותר אור מכוכבים מבוגרים (אדומים יותר). עם זאת, מכיוון שהיקום היה כמעט כמו היקום הצעיר כמו שיש היום - אם כי הגלקסיות אדומות היום בהרבה - הדבר מרמז על כך שהיו פחות כוכבים ביקום המוקדם מאשר היום. המחקר הנוכחי מגלה כי היו עשרה פעמים פחות כוכבים באותה תקופה מוקדמת מכפי שיש כיום.
לבסוף, האסטרונומים גילו שכמחצית מהכוכבים בגלקסיות שנצפו נוצרו לאחר התקופה בה היקום היה בערך כמחצית (7,000 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול) כפי שהוא כיום (14,000 מיליון שנים).
למרות שתוצאה זו נגזרה ממחקר על שדה שמיים קטן מאוד, ולכן יתכן שהיא אינה מייצגת לחלוטין את היקום בכללותו, הוכח שהתוצאה הנוכחית מחזיקה בשדות שמיים אחרים.
המקור המקורי: פרסום חדשות ESO
