גלקסיות ביקום הקדום היו יוצרות כוכבים פחות מכוכבות

תמונה באורך רב-גל רב צבע של ה- Galaxy Sextans A.

תמונה בצבע שווא של אורך גל רב של הגלקסיה Sextans A. אדום מציין פליטת אבק אינפרא אדום, כחול פליטת גז אטומי של מימן וירוק הפליטה האולטרה סגולה שנוצרה על ידי כוכבים שזה עתה נוצרו. (קרדיט תמונה: יונג שי)



היווצרות כוכבים המתרחשת בגלקסיות ממש אחרי המפץ הגדול אולי לא הייתה יעילה כמו היום.



שתי גלקסיות סמוכות סיפקו חלונות ליצירת גלקסיות ב יקום מוקדם , המצביע על כך שהיווצרות הכוכבים הייתה הרבה פחות בשפע ממה שחושבים המדענים כיום. עם ריכוזים נמוכים של יסודות מלבד מימן והליום, אוספי הגלקסיות הקרובים יחסית לדומים לאלו ששגשגו כאשר היקום התחיל לראשונה. על ידי לימוד הגלקסיות Sextans A ו- ESO 146-G14, צוות אסטרונומים הגיע למסקנה שכוכבים ביקום המוקדם לא נוצרו בקלות כמו כוכבים כיום.

'ביקום המוקדם, הכוכבים הראשונים עשויים להיווצר ביעילות נמוכה בהרבה ממה שלמדנו מגלקסיות ספירליות כמו שביל החלב שלנו', אמר החוקר הראשי יונג שי מאוניברסיטת נאנג'ינג בסין ל- demokratija.eu באמצעות דוא'ל. [ גלריה: 65 להיטי גלקסי בכל הזמנים (תמונות) ]



היווצרות כוכבים פגומים

לימוד גלקסיות כרוך בהסתכלות אחורה בזמן. אור שעוזב אובייקט רחוק לוקח שנה לעבור את מרחק שנת אור אחת, ולכן בחינת אובייקט במרחק של 10 שנות אור פירושה שאתה רואה אותו כשהאור עזב אותו, לפני 10 שנים.

הגלקסיות הראשונות, שנוצרו לפני כמעט 14 מיליארד שנים, נמצאות במרחק של כמעט 14 מיליארד שנות אור. זה הופך אותם לאתגר להתבונן בפירוט.

'יש רק קומץ גלקסיות מוקדמות מאוד שמתגלות', אמרה שי. 'תכונות מפורטות של גלקסיות אלה אינן ידועות במידה רבה, מכיוון שהטלסקופים הנוכחיים עדיין אינם חזקים מספיק עבור הגלקסיות הרחוקות האלה.'



לדברי ברוס אלמגרין, מ- IBM T.J. מרכז המחקר ווטסון בניו יורק, תהליכי יצירת כוכבים נחשבים בערך זהים בגלקסיות המוקדמות כמו בהן המודרניות. עם זאת, תהליכים אלה אינם מובנים היטב.

אלמגרין, שלא היה חלק מהמחקר, חיבר יצירת פרספקטיבה שהופיעה לצד המחקר של שי. השניים פורסמו השבוע בכתב העת Nature.

כדי לחקור את שיעורי היווצרות הכוכבים מזמן, שי וצוותו סובבו את טלסקופי החלל האינפרא אדום של ה- ESA וה- Spitzer של NASA לכיוון גלקסיות קרובות יותר בעלות מאפיינים דומים. Sextans A היא גלקסיה בלתי-סדירה ננסת במרחק של 4.5 מיליון שנות אור משביל החלב, בעוד ש- ESO 146-G14 נמצאת במרחק של 73 מיליון שנות אור. הצוות השתמש גם בתמונות אולטרה סגולות מארכיון טלסקופ החלל GALEX של נאס'א.



כוכבים שזה עתה נוצרו מקרינים באורכי הגל הסגולים ביותר של אור. חלק מהקרינה הזו עלולה להיספג באבק סביבם ולהיפלט מחדש באינפרא אדום. אזורים יוצרי כוכבים מאופיינים בהירות פני השטח האולטרה סגולה והאינפרא אדומה בהרבה בהשוואה לאזורים סביבן.

הצוות זיהה שבעה אזורים יוצרי כוכבים בתוך שתי הגלקסיות. הם גילו שכוכבים נוצרים בפחות מעשירית מיעילותם של כוכבים בגלקסיות כיום, מה שהוביל אותם למסקנה כי יתכן ויצירת כוכבים בגלקסיות הראשונות נבלמה באופן דומה.

תמונה בצבע שווא באורך גל רב של הגלקסיה ESO 146-G14. אדום מציין פליטת אבק אינפרא אדום, כחול פליטת גז אטומי של מימן וירוק פליטת אולטרה סגול רחוק שנוצרו על ידי כוכבים שזה עתה נוצרו.

תמונה בצבע שווא באורך גל רב של הגלקסיה ESO 146-G14. אדום מציין פליטת אבק אינפרא אדום, כחול פליטת גז אטומי של מימן וירוק פליטת אולטרה סגול רחוק שנוצרו על ידי כוכבים שזה עתה נוצרו.(קרדיט תמונה: יונג שי)

מתכות לא כבדות

לאחר שהמפץ הגדול התרחש לפני כמעט 14 מיליארד שנים, המימן שלט ביקום המוקדם. הוא שימש כמרכיב היחיד של הכוכבים הראשונים, שבישלו אלמנטים אחרים בליבותיהם והתיזו אותם ברחבי היקום כשסבלו ממוות סופרנובה נפץ. כתוצאה מכך, הגלקסיות הראשונות הכילו בעיקר מימן והליום, עם מעט מאוד יסודות אחרים, המכונים לאסטרונומים 'מתכות'.

גלקסיות יכולות להיות בעלות מתכתיות שונות מאוד, החל ממספר גדול מזה של השמש, או סופר-סולארית, לכ -1/50 שמש.

'לגלקסיות ספיראליות ביקום הנוכחי שלנו, כמו לשביל החלב שלנו, יש מתכתיות אופיינית שהיא שמש', אמרה שי. 'גלקסיות אלה הן הבסיס שבו אסטרונומים לומדים על יעילות יצירת כוכבים.' [כמה אתה יודע על שביל החלב? קח את החידון שלנו]

ל- Sextans A ו- ESO 146-G14 שניהם בעלי מתכתיות נמוכה יותר מרוב הגלקסיות הסמוכות. שניהם מתהדרים בפחות מעשרה אחוזים ממה שנחשב למתכתיות ה'רגילה 'או השמשית. מדענים יודעים רק על כמאה גלקסיות בעלות מתכות נמוכה.

המתכתיות הנמוכה של הגלקסיות יכולה להסביר את קצב היווצרות הכוכבים הנמוכים, אמרו שי ואלמגרין.

כוכבים נוצרים כאשר ענן גז מתמוטט על עצמו בגלל כוח הכבידה. אך ככל שהענן מתכווץ, הוא מתחמם.

'כדי שהקריסה תימשך, יש להסיר את החום', אמרה שי. 'מתכות, כמו גם אבק וגז מולקולרי, מתקררים על ידי קרינה.'

אשכול הכוכבים Messier 50 פתוח

בגלקסיות קצרות מתכות, כמו השניים שנצפו ואלו ביקום המוקדם, ענני הגז עלולים שלא להתקרר מספיק מהר, מה שהופך את היווצרות הכוכבים ליעילה בהרבה מהיום, כאשר המתכות נפוצות יותר.

שי אמר שכמה מודלים תיאורטיים מייצרים יותר מדי כוכבים בהשוואה לגלקסיות שנצפו ביקום המוקדם. הסיבה עשויה להיות שהם מניחים את אותו סוג יעילות ביצירת כוכבים כמו הגלקסיות כיום. הממצאים החדשים מצביעים על כך שלמתכתיות נמוכה יותר תפקיד בבלימת כוכבי הולדת.

'עלינו לשנות את התיאוריות שלנו בנושא היווצרות כוכבים, כי חוסר היעילות לא היה צפוי מהסיבה הנכונה', אמר אלמגרין. 'זה גם אומר שעלינו לשנות את התיאוריות שלנו לגבי האופן שבו נוצרות מולקולות, ואולי את ההבנה שלנו של השפע המולקולרי בגלקסיה ... Shi et al. התוצאה הייתה מפתיעה, כך שיש לנו עוד עבודה לעשות '.

עקוב אחרינו @Spacedotcom , פייסבוק ו Google+ . מאמר מקורי בנושא demokratija.eu .