איך נראה היקום מוקדם בתולדותיו, רק 500 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול? נכון לעכשיו אין לנו דרך "להסתכל" לאחור כל כך רחוק עם הטלסקופים שלנו, אך קוסמולוגים מאוניברסיטת דוראם בבריטניה השתמשו בהדמיית מחשב כדי לחזות כיצד היה נראה היקום המוקדם מאוד. התמונות מציגות את "השחר הקוסמי" ומחשבות את היווצרות הגלקסיות הגדולות הראשונות. ההדמיה מנסה גם להבחין בתפקיד שחומר אפל מילא ביצירת הגלקסיה. "אנו בוחנים למעשה אחורה בזמן ובכך אנו מקווים ללמוד כיצד נוצרו גלקסיות כמו שלנו ולהבין יותר על חומר אפל", אמר אלברו אורסי, מחבר הראשי של המחקר מהמכון לקוסמולוגיה חישובית באוניברסיטת דוראם. ). "נוכחות של חומר אפל היא המפתח לבניית גלקסיות - ללא חומר אפל לא היינו כאן היום."
בתמונות המיוצרות על ידי הדמיית המחשב, המערבלים הירוקים מייצגים חומר אפל, שלדברי המדענים הוא מרכיב חיוני בהיווצרות הגלקסיות, בעוד שהמעגלים מראים את קצב היווצרות הכוכבים בגלקסיות. עיגולי הצבעים השונים מייצגים את האור הזוהר של היווצרות הכוכבים כאשר הצהוב הוא הבהיר ביותר. התמונה העליונה מציגה את היקום כפי שהיה 590 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול, והתמונה למטה מציגה את היקום מיליארד שנה אחרי המפץ הגדול, כאשר שיעורי היווצרות הכוכבים מתחילים להתעלות.
הגלקסיות הראשונות מאוד נוצרו מהריסות של כוכבים מאסיביים שמתו בפיצוץ זמן קצר לאחר תחילת היקום. חישוב הדורהאם חוזה היכן מופיעות הגלקסיות הללו וכיצד הן מתפתחות עד ימינו, למעלה מ 13 מיליארד שנה לאחר מכן. למרות שהגלקסיות כיום גדולות יותר, הן לא יוצרות כוכבים באותה מהירות כמו בעבר. "המחקר שלנו מנבא אילו גלקסיות צומחות דרך היווצרות כוכבים בזמנים שונים בתולדות היקום וכיצד אלה קשורים לחומר האפל," אמר המחבר השותף ד"ר קרלטון באו. "אנו נותנים למחשב את מה שאנחנו חושבים שהוא המתכון להיווצרות הגלקסיות ואנחנו רואים מה מיוצר ואז נבדק מול תצפיות על גלקסיות אמיתיות."
הסימולציה המסיבית מראה כיצד מבנים צומחים בחומר אפל בעזרת מודל המראה כיצד חומר רגיל, כמו גז, מתנהג לחזות כיצד גלקסיות צומחות. הגז מרגיש את משיכת הכובד מחומר אפל ומתחמם לפני הקירור על ידי שחרור קרינה והפיכתו לכוכבים. תמונות הסימולציה מראות אילו גלקסיות יוצרים כוכבים בצורה הנמרצת ביותר בזמן נתון. התמונה למטה מציגה את היקום 1.9 מיליארד שנה אחרי המפץ הגדול, זמן פעיל מאוד של תצורות כוכבים בגלקסיות.
ניתן לבדוק את החישובים של צוות דורהאם, הנתמך על ידי מדענים מהאוניברסידאד קטוליקה בסנטיאגו, צ'ילה, על רקע תצפיות חדשות המגיעות לשלבים הראשונים בתולדות היקום כמעט מיליארד שנה לאחר המפץ הגדול. פרופסור קית מייסון, מנכ"ל המועצה למתקני מדע וטכנולוגיה, אמר: "לקוסמולוגיה חישובית יש תפקיד חשוב בהבנתנו את היקום. לא רק שהדמיות אלו מאפשרות לנו להביט אחורה בזמן ליקום הקדום, אלא שהם משלימים את עבודתם והתצפיות של האסטרונומים שלנו. "
תמונה זו מציגה את מגזין החלל, 13.6 מיליארד שנה אחרי המפץ הגדול. הגלקסיות אינן יוצרות כוכבים מהר ככל שהיו בעבר.
הצוות מקווה שמחקר נוסף והדמיות של השפעות של חומר אפל על גלקסיות יסייעו לאסטרונומים ללמוד יותר על מהו חומר זה בכל מקום.
מקור: מועצת מתקני מדע וטכנולוגיה
המכון לקוסמולוגיה חישובית, אוניברסיטת דוראם
החוג לפיזיקה, אוניברסיטת דוראם
