הגלקסיות מזמן, מזמן, היו מאוד פדיקות; הם ילדו כוכבים בקצב לפחות פי עשרה ממה שאנו רואים היום.
למה? האם היו אז דברים נוספים כדי ליצור כוכבים? או האם הגלקסיות היו יעילות יותר אז בייצור הכוכבים? או משהו אחר??
ד"ר לינדה טקוני, ממכון מקס פלאנק למצב חוץ-סטריסטרי בגרמניה, הובילה צוות בינלאומי של אסטרונומים לברר מדוע ... ונראה שהתשובה היא שגלקסיות צעירות היו דחוסות עד לזימים בגז.
"הצלחנו, לראשונה, לאתר ולדמיין את הגז המולקולרי הקור בגלקסיות יוצרות כוכבים רגילים, המייצגים את אוכלוסיות הגלקסיה המסיביות האופייניות זמן קצר לאחר המפץ הגדול," אמר ד"ר טקוני.
התצפיות המאתגרות מניבות את ההצצה הראשונה כיצד גלקסיות, או ליתר דיוק הגז הקור בגלקסיות אלה, נראו רק 3 עד 5 מיליארד שנים אחרי המפץ הגדול (שווה ערך לשינוי האדום הקוסמולוגי z ~ 2 עד z ~ 1). בגיל זה נראה כי הגלקסיות יצרו כוכבים פחות או יותר ברציפות עם לפחות פי עשרה מהקצב שנראה במערכות מסת דומות ביקום המקומי.
כיום מבוסס היטב על כך שגלקסיות שנוצרו מגלקסיות פרוטו-גלקסיות, שהן עצמן נוצרו בצפיפות יתר מקומית, שנשלטות על ידי חומר אפל קר - הילות חומר אפל - שם נאספו והתקררו המימן והליום הנייטרליים החדשים. באמצעות התנגשויות ומיזוגים, וכמה הצטברות גז מתמשכת, יצרו הגלקסיות הפרוטו-גלקסיות גלקסיות צעירות, מיליארדים ספורים לאחר המפץ הגדול - במתכונת היררכית קצרה.
תצפיות מפורטות על הגז הקר והתפלגותו ודינמיקתו ממלאות תפקיד מפתח בהתנתקות המנגנונים המורכבים האחראיים להפוך את הגלקסיות הראשונות לגלקסיות מודרניות, כמו שביל החלב. מחקר מרכזי שנערך על גלקסיות נוצרות של כוכבים מרוחקים וזוהרים באינטרפרומטר המילימטרים של Plateau de Bure, הביא כעת לפריצת דרך על ידי מבט ישיר על אוכל "היווצרות הכוכבים". המחקר ניצל את ההתקדמות הגדולה האחרונה ברגישות הרדיומטרים במצפה בכדי לערוך את הסקר השיטתי הראשון של תכונות הגז הקר (העקבות על ידי קו סיבוב של מולקולת הפחמן החד-חמצני) של גלקסיות מסיביות רגילות כאשר היקום היה 40% ( z = 1.2) ו- 24% (z = 2.3) מגילו הנוכחי. תצפיות קודמות הוגבלו במידה רבה לחפצים נדירים ומאירים במיוחד, כולל מיזוגי גלקסיה וקוואזרים. המחקר החדש מתחקה אחר גלקסיות מסיביות המככבות כוכב המייצגות את אוכלוסיית הגלקסיות הממוצעת והממוצעת באזור זה והמסה אדומה.
"כשהתחלנו את התוכנית לפני כשנה", אומר ד"ר טקוני, "לא יכולנו להיות בטוחים שאפילו נגלה משהו. אבל התצפיות הצליחו מעבר לתקוותינו האופטימיות ביותר. הצלחנו להדגים כי לגלקסיות נורמליות מאסיביות ב- ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 2.3 ובנוסף היו גז פי חמישה עד עשרה ממה שאנחנו רואים ביקום המקומי. בהתחשב בכך שהגלקסיות הללו יצרו גז בקצב גבוה לאורך תקופות זמן ארוכות, פירוש הדבר שחייבים לחדש את הגז ברציפות על ידי התקרבבות מהילות החומר האפל, בהסכמה מצוינת עם העבודה התיאורטית האחרונה. "
תוצאה חשובה נוספת של תצפיות אלה היא התמונות שנפתרו לראשונה במרחב של התפלגות הגז הקר והתנועות בכמה מהגלקסיות. "סקר זה פתח את הדלת לשדרה חדשה לחלוטין של חקר התפתחות הגלקסיות", אומר פייר קוקס, מנהל IRAM. "זה ממש מרגש ויש עוד הרבה דברים לבוא."
"ממצאים מרתקים אלו מספקים לנו רמזים ואילוצים חשובים למודלים תיאורטיים מהדור הבא בהם נשתמש בכדי ללמוד את השלבים המוקדמים של התפתחות הגלקסיה ביתר פירוט," אומר אנדראס בורקרט, מומחה להיווצרות כוכבים והתפתחות הגלקסיות במצוינות גרמניה. יקום אשכול. "בסופו של דבר תוצאות אלו יעזרו להבין את מקורו ואת התפתחותו של שביל החלב שלנו."
אודות תמונת EGS 1305123: תמונות אופטיות ומילימטר ברוחביות פתרו של גלקסיה מסיבית טיפוסית בהיסטה אדומה z = 1.1 (5.5 מיליארד שנים לאחר המפץ הגדול). התמונה השמאלית צולמה עם טלסקופ החלל האבל ברצועות ה- V- וה- I האופטיות, כחלק מסקר AEGIS על גלקסיות רחוקות. התמונה הימנית היא שכבת-על של פליטת CO 3-2 שנצפתה עם ה- PdBI (צבעי אדום / צהוב) המוצבים על תמונת ה- I (אפור). לראשונה, תצפיות אלה מראות בבירור כי פליטת הקווים המולקולריים והאור האופטי מכוכבים מאסיביים עוקבים אחר דיסק מסיבי ומסתובב בקוטר ~ 60,000 שנות אור. דיסק זה דומה בגודלו ובמבנהו כפי שניתן לראות בגלקסיות הדיסק של z ~ 0, כמו שביל החלב. עם זאת, מסת הגז הקר נמצאת בדיסק זה בערך בסדר גודל גדול יותר מאשר בגלקסיות טיפוסיות Z ~ 0. זה מסביר מדוע גלקסיות גבוהות-Z יכולות להיווצר ברציפות בערך פי עשרה משיעור גלקסיות ה- Z ~ 0 האופייניות.
מקורות: מכון מקס פלאנק לפיזיקה חוצנית, טאקוני ואח '. (2010), טבע 463, 781 (הדפסה מוקדמת: arXiv: 1002.2149)
