מבט חדש מטלסקופ החלל האבל מציג כמה מהגלקסיות הבהירות הראשונות שהגיחו ביקום, שהופיעו לפני כ -13 מיליארד שנה, או 900 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול. גלקסיות כמו אלה לא נראו 700 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול, כך שגלקסיות קטנות יותר בטח התמזגו יחד די מהר כדי שיהיו גדולות ומוארות. התגליות נעשו בשדה האבל האולטרה עמוק של האבל ובשדות הסקר העמוק של המצפה הגדול.
חיפוש שיטתי אחר הגלקסיות הבהירות הראשונות שנוצרו ביקום הקדום חשף קפיצה דרמטית במספר הגלקסיות מסוג זה לפני כ- 13 מיליארד שנה. תצפיות אלה על השלבים המוקדמים ביותר בהתפתחות הגלקסיות מספקות עדויות חדשות לתיאוריה ההיררכית של היווצרות הגלקסיות - הרעיון כי גלקסיות גדולות שנבנו לאורך זמן ככל שגלקסיות קטנות התנגשו והתמזגו.
האסטרונומים ריצ'רד בולדנס וגארת 'אילינגוורת' מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, השתמשו בטלסקופ החלל האבל כדי לחקור את היווצרות הגלקסיות במהלך 900 מיליון השנים הראשונות לאחר המפץ הגדול. הם דיווחו על הממצאים האחרונים שלהם בגיליון 14 בספטמבר של כתב העת Nature.
תצפיות עמוקות בשלושה טלאי שמיים כהים - שדה האולטרה עמוק של האבל ושדות התצפית הגדולים המקוריים - סקרו את האור הקלוש שנפלט לפני 13 מיליארד שנה על ידי כוכבים בגלקסיות קדומות. רק את הגלקסיות הבהירות ביותר ניתן היה להבחין במרחקים כה גדולים.
"אלה הנתונים האינפרא אדום והאופטיים העמוקים ביותר שנלקחו אי פעם. אנו בוחנים שלב מוקדם מאוד בהצטברות הגלקסיות, "אמר אילינגוורת ', פרופסור לאסטרונומיה ואסטרופיסיקה באוניברסיטת UCSC.
החוקרים צפו במאות גלקסיות בהירות בסביבות 900 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. אבל כשהם נראו עמוקים יותר, בערך 200 מיליון שנה קודם לכן, הם מצאו רק אחד. הרגעה של קריטריוני החיפוש שלהם הציגה מעט מועמדים נוספים, אך ברור ששינויים רבים התרחשו במהלך 200 מיליון השנים הללו, אמר אילינגוורת '.
"הגלקסיות הגדולות והמאירות יותר פשוט לא היו במקום 700 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול. עם זאת, 200 מיליון שנה אחר כך היו הרבה יותר כאלה, כך שבוודאי היה הרבה מיזוג בין גלקסיות קטנות יותר באותה תקופה, "אמר.
אסטרונומים יכולים לקבוע מתי נפלט האור ממקור מרוחק על ידי המשמרת האדומה שלו, מדד כיצד התפשטות היקום מתחה את אורכי הגל של האור כאשר הוא נסע בחלל על פני מרחקים עצומים. Bouwens, עמית פוסט-דוקטורט ב- UCSC וסופר ראשון של מאמר Nature, פיתח תוכנה כדי לנפות באופן שיטתי את נתוני האבל בחיפוש אחר גלקסיות גבוהות-מהירות אדומות.
הנתונים הגיעו משני מכשירים עוצמתיים ב- Hubble, המצלמה המתקדמת לסקרים (ACS) והמצלמה האינפרא אדום הקרובה וספקטרוגרף רב-אובייקטים (NICMOS). החוקרים השוו בין מספר הגלקסיות שהתגלו בהיסטה אדומה של 7 עד 8 (700 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול) לבין מה שאולי היו מצפים למצוא אם אוכלוסיית הגלקסיות אז הייתה כמו האוכלוסייה שצפו בהיסט-אדום 6 (200 מיליון שנה אחר כך). בהתאם לקפדנות של קריטריוני הבחירה שלהם, הם מצאו גלקסיה אחת בה הם היו מצפים 10, או ארבעה שבהם הם היו מצפים ל 17.
"הגישה שלנו מספקת דרך כמותית מאוד למדידת הצטברות המבנה ביקום, כך שנוכל לראות כמה מהר היא השתנתה עם הזמן כאשר גלקסיות קטנות יותר התמזגו ליצירת גדולות יותר," אמר Bouwens.
הגלקסיות שנצפו בסקר זה קטנות בהרבה משביל החלב שלנו וגלקסיות ענק אחרות שנראו כיום ביקום הסמוך. הגלקסיות המוקדמות הללו הובלטו גם הן בהיווצרות הכוכבים, ופלטו אור כחלחל שהועבר לאור אדום במהלך מסעו של 13 מיליארד שנה לגלאים הרגישים של האבל.
"זה די מדהים שאנחנו מסוגלים להביט לאחור לאורך 13 מיליארד שנים. אנו מסתכלים על גלקסיות שכבר התפתחו ממבשרים קטנים יותר, אבל עברו רק כמה מאות מיליון שנים לאחר היווצרות הכוכבים הראשונים, "אמר אילינגוורת '.
אם שביל החלב הוא אזרח ותיק גלקטי, הגלקסיות הללו הן פעוטות או ילדים בגיל הרך. נכון לעכשיו, החוקרים אינם מסוגלים לזהות את גלקסיות התינוקות הקטנות עוד יותר אשר כנראה התמזגו ויצרו גלקסיות בהירות ראשונות אלה.
אך ניתן לראות את זרעי הגלקסיות הראשונות בקרינת הרקע הקוסמית של המיקרוגל, שנמדדה לאחרונה ובמדויק על ידי בדיקת המיקרוגל האניסוטרופיה של ווילקינסון (WMAP), המציגה תנודות צפיפות קלות ביקום הומוגני להפליא בערך 400,000 שנה אחרי ה- Big באנג.
"מוקדם מאוד בהתפתחות היקום, הכל היה חלק מאוד. אך עם הזמן היקום נעשה גושני יותר ויותר ככל שכוח הכבידה משך יותר חומר לאזורים הצפופים יותר, "אמר בוגנסנס. "התצפיות שלנו על גלקסיות מוקדמות מאפשרות לנו למדוד כמה מהר היקום התפתח מגושים קטנים יותר וגדולים יותר."
איתור הגלקסיות הראשונות מאוד להיווצר יתאפשר עם יורשו של האבל, טלסקופ החלל ג'יימס ווב, שתוכנן כעת להשקה בשנת 2013, אמר אילינגוורת '. מידע נוסף על החיפוש אחר הגלקסיות הראשונות זמין ברשת בכתובת http://firstgalaxies.ucolick.org/.
המקור המקורי: מהדורת חדשות UCSC
