עדות לכוכבים שנוצרו רק 250 מיליון ש’ אחרי המפץ הגדול

צוות בינלאומי של אסטרונומים שהשתמש ב-‘אלמה’ כדי לצפות בגלקסיה מרוחקת הנקראת MACS1149-JD1 גילה גם את ריכוז החמצן המרוחק ביותר שזוהה אי פעם ביקום. ‘אלמה’ מופעל על ידי המצפה האירופי הדרומי (ESO) של סוכנות החלל האירופית.

אסטרונומים השתמשו בתצפיות ממגדל ‘אלמה’ Atacama Large Millimeter / Subillimeter Array (ALMA) וטלסקופ גדול מאוד של ESO (VLT), כדי לקבוע כי היווצרות הכוכבים בגלקסיה הרחוקה מאוד MACS1149-JD1 החלה בשלב מוקדם באופן בלתי צפוי, רק 250 מיליון שנים אחרי המפץ הגדול. אCותה התצפית התגלה גם החמצן המרוחק ביותר שזוהה אי פעם ביקום וכן את הגלקסיה הרחוקה ביותר שנצפתה אי פעם על ידי ‘אלמה’ או ה-VLT.

הם זיהו זוהר קלוש מאוד שנפלט מחמצן מיונן בגלקסיה רחוקה. כאשר אור תת אדום זה חצה את החלל, התפשטות היקום מתחה את אורך הגל שלו ביותר מפי 10 עד שהגיע לכדור הארץ ואותר על ידי אלמה. הצוות הסיק כי האות נפלט לפני 13.3 מיליארד שנים (או 500 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול), מה שהופך אותו לריכוז החמצן הכי רחוק שזוהה על ידי טלסקופ כלשהו. הנוכחות של חמצן היא סימן ברור כי היסוד הזה נכח אפילו בדורות הראשונים של הכוכבים בגלקסיה זו.

“התרגשתי מאוד לגלות את האות המעיד על קיום ריכוז חמצן מרוחק כפי שנצפה בנתוני ‘אלמה'”, אומר טקויה השימוטו, הכותב הראשי של המאמר המדעי שיצא בעקבות גילוי זה וחוקר באוניברסיטת אוסקה סאנגיו ובמצפה האסטרונומי הלאומי ביפן. “זיהוי זה דוחף עוד יותר את הגבולות של היקום הנצפה”.

בנוסף לזוהר שמקורו בחמצן, שנצפה על ידי ‘אלמה’, התגלה גם באותה גלקסיה אות חלש יותר של פליטת מימן. גילוי זה נעשה באמצעות הטלסקופ גדול מאוד  (VLT)של ESO. המרחק לגלקסיה שנקבע מתצפית זו עולה בקנה אחד עם המרחק שהתגלה בתצפית החמצן. זה הופך את MACS1149-JD1 לגלקסיה הרחוקה ביותר שהמרחק אליה נמדד במדויק והגלקסיה הרחוקה ביותר שנצפתה אי פעם ע”י ‘אלמה’ או ה-VLT.

“הגלקסיה הזו נראתה בתקופה שבה היקום היה בן 500 מיליון שנים בלבד, ובכל זאת יש לה כבר אוכלוסייה של כוכבים בשלים”, מסביר ניקולה לאפורט, חוקר באוניברסיטת קולג’ בלונדון (UCL) בבריטניה והמחבר השני של המאמר. “לכן אנו יכולים להשתמש בגלקסיה זו כדי לחקור את התקופה המוקדמת ביותר של ההיסטוריה הקוסמית”.

במשך התקופה שלאחר המפץ הגדול לא היה חמצן ביקום; הוא נוצר בתהליכי היתוך של הכוכבים הראשונים ולאחר מכן שוחרר כאשר הכוכבים האלה מתו. איתור החמצן ב- MACS1149-JD1 מצביע על כך שדורות קודמים אלה של כוכבים כבר נוצרו והפיצו חמצן רק 500 מיליון שנים לאחר תחילת היקום.

אבל מתי נוצרו הכוכבים המוקדמים? כדי לברר, הצוות שיחזר את ההיסטוריה הקודמת של MACS1149-JD1 באמצעות נתונים באור תת אדום שנאספו על ידי טלסקופ החלל ‘האבל’ וטלסקופ החלל ‘שפיצר’. הם גילו כי הבהירות הנצפית של הגלקסיה מוסברת היטב על ידי מודל שבו הופעתה של היווצרות הכוכבים התרחשה רק 250 מיליון שנים לאחר שהיקום נוצר.

הבשלות של הכוכבים הנראים ב- MACS1149-JD1 מעלה את השאלה מתי צמחו הגלקסיות הראשונות מתוך האפלה המוחלטת, תקופה שהאסטרונומים מכנים “השחר הקוסמי”. על ידי גילוי הגיל של MACS1149-JD1, הצוות הוכיח למעשה כי גלקסיות קיימות מוקדם יותר מאשר אלה שאנו יכולים כרגע לזהות ישירות.

ריצ’ארד אליס, אסטרונום בכיר ב-UCL ומחבר נוסף של המאמר, מסכם: “קביעת מועדי השחר הקוסמי היא הדבר הקרוב ביותר לגביע הקדוש של הקוסמולוגיה ולהיווצרות גלקסיות. עם תצפיות חדשות אלה של MACS1149-JD1 אנו מתקרבים לעדות ישירה של הלידה של אור הכוכבים שיצרו את החומרים שמרכיבים אותנו, והם למעשה המקורות שלנו.”

להודעה של סוכנות החלל האירופית

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• התגלה החור השחור הסופר-מאסיבי הרחוק ביותר עד כה
• שדות מגנטיים עצומים נמצאים בקרבת חורים שחורים במרכזי גלקסיות
• מולקולות אורגניות מורכבות, הבסיס לחיים, התגלו בדיסקה של מערכת שמש בהתהוות