קרדיט תמונה: האבל
צוות בינלאומי של אסטרונומים אסף ראיות לכך שגלקסיות התגבשו מהר מאוד לאחר המפץ הגדול. המשמעות היא שהם בני 1.5 מיליארד שנה בלבד, תקופה שהיקום היה רק 10% מגילו הנוכחי. מאמינים כי האשכולות הללו נוצרו כל כך מהר מכיוון שהאזורים האלה היו צפופים להפליא בחומרים.
במבט לאחור על פני כמעט 9 מיליארד שנה, צוות בינלאומי של אסטרונומים מצא גלקסיות בוגרות ביקום צעיר. הגלקסיות הן חלק מקבץ גלקסיות שהיה קיים כאשר היקום היה בן 5 מיליארד שנים בלבד, או בערך 35 אחוז מגילו הנוכחי. עדות משכנעת זו לכך שגלקסיות כנראה החלו להיווצר ממש לאחר שהמפץ הגדול התחזק מתצפיות שנערכו על ידי אותו צוות אסטרונומים כאשר הציצו עוד יותר אחורה בזמן. הצוות מצא גלקסיות עובריות רק כמיליון מיליארד שנה לאחר לידתו של הקוסמוס, או 10 אחוז מהעידן הנוכחי של היקום. "גלקסיות התינוקות" שוכנות באשכול מתפתח, אשכול הפרוטו הרחוק ביותר שנמצא אי פעם.
המצלמה המתקדמת לסקרים (ACS) על סיפון טלסקופ החלל האבל של נאס"א שימשה לתצפיות על האשכול המסיבי, RDCS 1252.9-2927, ואשכול הפרוטו, TN J1338-1942. תצפיות על ידי מצפה הרנטגן של צ'נדרה של נאס"א הניבו את תכולת היסודות המונית והכבדה של RDCS 1252, האשכול המסיבי ביותר הידוע לאותה תקופה. תצפיות אלה הינן חלק ממאמץ מתואם של צוות המדע ACS למעקב אחר התפתחותן והתפתחותן של אשכולות גלקסיות לאורך טווח רחב של זמן קוסמי. ה- ACS נבנה במיוחד ללימוד חפצים כה רחוקים.
ממצאים אלה תומכים עוד בתצפיות ותיאוריות שגלקסיות נוצרו יחסית מוקדם בתולדות הקוסמוס. קיומם של אשכולות כה גדולים ביקום המוקדם מסכים עם מודל קוסמולוגי בו נוצרים אשכולות ממיזוג של אשכולות משנה רבים ביקום הנשלט על ידי חומר אפל קר. עם זאת, עדיין לא ידוע מה בדיוק מדויק של חומר אפל קר.
המחקר הראשון של האבל העריך כי גלקסיות ב- RDCS 1252 היוו את עיקר הכוכבים שלהן לפני למעלה מ -11 מיליארד שנה (במשמרות אדומות יותר מ -3). התוצאות פורסמו בגיליון 20 באוקטובר 2003 של כתב העת Astrophysical. המחבר הראשי של העיתון הוא ג'ון בלקסלי מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס בבולטימור, מ.ד.
המחקר השני של האבל חשף לראשונה מקבץ פרוטו של "גלקסיות תינוקות" שהיה קיים לפני למעלה מ 12 מיליארד שנה (בהיסטוריה אדומה 4.1). גלקסיות אלה כה צעירות עד כי אסטרונומים יכולים עדיין לראות מבול של כוכבים המתגבש בתוכם. הגלקסיות מקובצות סביב גלקסיה אחת גדולה. תוצאות אלה יפורסמו בגיליון הטבע של הטבע בינואר 1, 2004. המחבר הראשי של העיתון הוא ג'ורג 'מיילי ממצפה הכוכבים ליידן בהולנד.
"עד לא מזמן אנשים לא חשבו כי מקבצים היו קיימים כאשר היקום היה בן כ -5 מיליארד שנים בלבד", הסביר בלקסלי.
"גם אם היו מקבצים כאלה", הוסיף מיילי, "עד לאחרונה אסטרונומים חשבו שכמעט בלתי אפשרי למצוא אשכולות שהיו קיימים לפני 8 מיליארד שנה. למעשה, איש לא ידע באמת מתי התחיל האשכול. עכשיו אנו יכולים לחזות בזה. "
שני המחקרים הובילו את האסטרונומים למסקנה כי מערכות אלה הן אביהן של אשכולות הגלקסיה שנראו כיום. "האשכול RDCS 1252 נראה כמו אשכול של ימינו," אמר מארק פוסטמן מהמכון למדעי הטלסקופ החלל בבולטימור, ד"ר, ומחבר משותף לשני מאמרי המחקר. "למעשה, אם היית מציב אותו ליד אשכול של ימינו, לא היית יודע מי הוא איזה."
סיפור של שני אשכולות
איך גלקסיות יכולות לצמוח כל כך מהר אחרי המפץ הגדול? "זה המקרה של העשירים להתעשר," אמר בלקסלי. "האשכולות האלה צמחו במהירות מכיוון שהם ממוקמים באזורים צפופים מאוד, כך שיש מספיק חומר כדי לבנות את גלקסיות החברים מהר מאוד."
רעיון זה מתחזק על ידי תצפיות רנטגן של האשכול המאסיבי RDCS 1252. צ'נדרה וסוכנות החלל האירופית XMM-Newton סיפקו לאסטרונומים את המדידות המדויקות ביותר עד כה לגבי תכונותיו של ענן גז ענקי החודר את האשכול המסיבי. גז זה של 160 מיליון פרנהייט (70 מיליון מעלות צלזיוס) הוא מאגר של מרבית היסודות הכבדים באשכול ועקבות מדויק של המסה הכוללת שלו. מאמר מאת פיירו רוזאטי ממצפה הכוכבים האירופי הדרומי (ESO) ועמיתיו המציג את תצפיות הרנטגן של RDCS 1252 יפורסם בינואר 2004 בכתב העת האסטרונומי.
"החזון החריף של צ'נדרה פתר את צורת הילה הגז החם והראה כי RDCS 1252 בוגר מאוד לגילו", אמר רוזאטי, שגילה את האשכול באמצעות הטלסקופ ROSAT.
RDCS 1252 עשוי להכיל אלפי גלקסיות רבות. עם זאת, מרבית הגלקסיות הללו קלושות מכדי לגלות. אבל "העיניים" העוצמתיות של ה- ACS הצביעו על כמה מאות מהן. תצפיות באמצעות הטלסקופ הגדול מאוד של ESO (VLT) סיפקו מדידה מדויקת של המרחק לאשכול. ה- ACS אפשר לחוקרים לקבוע במדויק את הצורות והצבעים של 100 הגלקסיות, ומספק מידע על גילאי הכוכבים השוכנים בהם. צוות ACS העריך שרוב הכוכבים באשכול כבר נוצרו כאשר היקום היה בן כשני מיליארד שנה. תצפיות רנטגן, יתר על כן, הראו כי 5 מיליארד שנים לאחר המפץ הגדול, הגז החם שמסביב הועשר באלמנטים כבדים מכוכבים אלה וסחף אותו מהגלקסיות.
אם מרבית הגלקסיות ב- RDCS 1252 הגיעו לבגרות ומתמקמות בבגרות שקטה, הגלקסיות המעצבות באשכול הפרוטו-רחוק נמצאות בצעירותן האנרגטית והפרועה.
אשכול הפרוטו TN J1338 מכיל גלקסיה עוברית מאסיבית המוקפת בגלקסיות קטנות ומתפתחות, שנראות כמו נקודות בתמונת האבל.
הגלקסיה הדומיננטית מייצרת מטוסי פולטות רדיו מרהיבים, המונעים על ידי חור שחור-ענקי בעומק גרעין הגלקסיה. אינטראקציה בין מטוסים אלה לגז יכולה לעורר סיקור מלידת הכוכבים.
גילוי גלקסיית הרדיו האנרגטית על ידי טלסקופים רדיו גרם לאסטרונומים לצוד אחר הגלקסיות הקטנות יותר המרכיבות את עיקר האשכול.
"אשכולות עצומים הם ערי היקום, וגלקסיות הרדיו שבתוכן הן ערמות העשן בהן אנו יכולים להשתמש בכדי למצוא אותן כאשר הן רק מתחילות להיווצר," אמרה מיילי.
שני הממצאים מדגישים את כוחה של שילוב תצפיות מטלסקופים רבים ושונים שסיפקו תצפיות על היקום הרחוק בטווח של אורכי גל. המצלמה המתקדמת של האבל סיפקה מידע קריטי על מבנה שני אשכולות הגלקסיה הרחוקות. חזון הרנטגן של צ'נדרה ו- XMM-Newton סיפק את המדידות החיוניות של הגז הקדמון בו מוטבעות הגלקסיות ב- RDCS 1252, והערכות מדויקות של המסה הכוללת הכלולה באותו אשכול. טלסקופים גדולים מבוססי קרקע, כמו ה- VLT, סיפקו מדידות מדויקות של המרחק של שני האשכולים כמו גם את ההרכב הכימי של הגלקסיות בהן.
צוות ACS מבצע תצפיות נוספות על אשכולות רחוקים כדי לחזק את הבנתנו כיצד מתפתחות אשכולות צעירים וגלקסיותיהם לצורת הדברים הנראים כיום. התצפיות המתוכננות שלהם כוללות שימוש בתצפיות כמעט אינפרא אדום לניתוח שיעורי היווצרות הכוכבים בחלק מאשכולות היעד, כולל RDCS 1252, למדידת ההיסטוריה הקוסמית של היווצרות הכוכבים במבנים מאסיביים אלה. הצוות מחפש גם באזורים סביב כמה גלקסיות רדיו רחוק במיוחד אחר דוגמאות נוספות לאשכולות פרוטו. המטרה המדעית הסופית של הצוות היא ליצור תמונה שלמה של התפתחות אשכולות החל מההתהוות בתקופות הקדומות ביותר ומפרטת את ההתפתחות עד היום.
המקור המקורי: מהדורת החדשות של האבל
