היקום הוליד כוכבים במהירות לאחר המפץ הגדול, מופעי גלקסיות קדומות

הגלקסיה הרחוקה MACS1149-JD1, המוצגת בתוספת, מופיעה כפי שהייתה לפני 13.3 מיליארד שנים, רק 500 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. חלוקת החמצן שזוהתה על ידי ALMA מופיעה באדום.

הגלקסיה הרחוקה MACS1149-JD1, המוצגת בתוספת, מופיעה כפי שהייתה לפני 13.3 מיליארד שנים, רק 500 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. חלוקת החמצן שזוהתה על ידי ALMA מופיעה באדום. (אשראי תמונה: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), טלסקופ החלל האבל של NASA/ESA, וו ג'נג (JHU), מ. פוסטמן (STScI), צוות CLASH, השימוטו ואחרים)



תצפיות על הגלקסיה הרחוקה ביותר שזוהו אי פעם חשפו עקבות של חמצן מדור אחד קודם של כוכבים, סימן לכך שהיווצרות הכוכבים התחילה מוקדם.



כדי להתבונן בשלבים המוקדמים ביותר של היווצרות כוכבים, שילבו האסטרונומים את כוחה של זכוכית מגדלת טבעית בחלל, באמצעות תהליך הנקרא עדשה כובדת, עם מערך Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA) וטלסקופ גדול מאוד של סוכנות החלל האירופית. (VLT), שניהם בצ'ילה. כשהפנו אותם לכיוון הגלקסיה MACS1149-JD1, הם צפו במעיים של הכוכבים הראשונים, בצורת חמצן.

'בדרך כלל, גלקסיות רחוקות הן קלושות מאוד, אך הודות לאפקט העדשה הכבידה [אור המתכופף סביב גלקסיה מתערבת], המטרה שלנו הייתה בהירה', אמר טקויה השימוטו, אסטרונום מאוניברסיטת אוסקה סנגיו והמצפה האסטרונומי הלאומי ביפן, לחלל. .com. השימוטו, המחבר הראשי של המחקר החדש, הציג את התוצאות בפגישת החורף החצי שנתית של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה בסיאטל בינואר.



קָשׁוּר: שחר קוסמי: אסטרונומים מוצאים טביעות אצבע של הכוכבים הראשונים של היקום

'זהו אחד האירועים הראשונים להיווצרות כוכבים שנמצאו ביקום', אמר השימוטו.

הדור הראשון

הכוכבים הראשונים נוצרו בעיקר ממימן, היסוד ששלט ביקום מיד לאחר המפץ הגדול. בדומה לצאצאיהם, גם הכוכבים האלה היו מכונות לייצור אלמנטים, שבנו אלמנטים חדשים בלבם ככל שהטמפרטורות והלחצים עלו. כאשר כוכבים אלה התפוצצו, לאחר חיים קצרים בלבד, הם פיזרו את האלמנטים שזה עתה נולדו לחלל הסובב אותם, ומאפשרים לדור הבא של הכוכבים לשלב את הגז והאבק הזה.



האשימוטו ועמיתיו דחקו את הגבולות של כמה רחוק אלמה יכולה להסתכל. בשנת 2016, צוות בראשותו של אקיו אינואה מאוניברסיטת אוסקה סאנגיו ביפן השתמש ב- ALMA כדי למצוא אות לחמצן שנפלט לפני 13.1 מיליארד שנה . רק כמה חודשים לאחר מכן, ניקולא לאפורט מאוניברסיטת קולג 'בלונדון השתמש בטלסקופ כדי לזהות ממנו חמצן 100 מיליון שנה מוקדם יותר. שני הצוותים שילבו כוחות למצוא חמצן בגלקסיה לפני 13.3 מיליארד שנים, בערך 500 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול.

השותפות פנתה גם את ה- VLT לכיוון הגלקסיה הקדומה ההיא, באמצעות הטלסקופ לאיתור אות חלש יותר של מימן ולאמת המרחק הנמדד על ידי ALMA. גלקסיות המטרה החדשות של החוקרים היא הגלקסיה הרחוקה ביותר שנצפתה אי פעם עם כל אחד מהמכשירים והגלקסיה הרחוקה ביותר שאליה יש למדענים מדידת מרחק מדויקת, אמר השימוטו.

מכיוון שהמדענים הבחינו בפסולת לאחר התפוצצות הכוכבים, במקום בכוכבים עצמם, הם הצליחו להסיק כי היווצרות כוכבים החלה לפני שהם צפו בגלקסיה הצעירה. בעזרת תצפיות מטלסקופי החלל האבל ושפיצר של נאס'א, הצוות פיתח מודל של היווצרות כוכבים שהציע שהדור הראשון של הכוכבים צץ תוך 250 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול.



לאחר המפץ הגדול, היקום היה עבה באטומי מימן ניטרליים, שעושים עבודה טובה בחסימת אור. מימן אפף את היקום המוקדם במשך כ -500 מיליון השנים הראשונות לערך עד שבסופו של דבר קרינה מהכוכבים הראשונים פיצלה את אטומי המימן האלה. אבל הכוכבים והגלקסיות הראשונים נותרו אתגר להתבונן בהם, כיוון שהם קלושים ומעטים.

אסטרונומים חושדים שהכוכבים הראשונים התחילו במאות מיליון מיליון השנים הראשונות של היקום וגלקסיות הגיעו במהרה, אך על פי השימוטו, החוקרים עדיין אינם בטוחים לגבי ציר הזמן המדויק. האם הכוכבים נדלקו בנפרד ונאספים כגלקסיות, או שהגלקסיות נוצרו תחילה, כשהכוכבים נדלקים בתוכם? אסטרונומים לא יודעים, אבל MACS1149-JD1 עשוי לסייע בפתרון התעלומה.

'הבנת ההיסטוריה של היווצרות הכוכבים של היקום חשובה מאוד להבנת הפיזיקה של היקום', אמר השימוטו.

עד כמה שהם חזקים, ALMA ו- VLT לא היו מצליחים למצוא בעצמם את הגלקסיה הרחוקה. הם היו צריכים לזווג עם זכוכית מגדלת טבעית. כאשר האור עובר בחלל, הוא יכול להתכופף על ידי כוח הכבידה של אובייקטים מסיביים בנתיבו. ב עדשת כבידה , אפקט שחזה אלברט איינשטיין, מטרות מאסיביות אלה מגדילות עצמים רחוקים יותר, מה שמאפשר לאסטרונומים להציץ בדברים שהטלסקופים שלהם לא היו קולטים אחרת.

על ידי לימוד האור מהגלקסיה המוקדמת כשהוא סטה סביב גלקסיה מבוגרת ומאסיבית יותר, האסטרונומים הצליחו להציץ הרבה יותר רחוק אל היקום ממה שהיו יכולים לעשות בלי ההגדלה הזו.

הצוות עדיין לא סיים עם MACS1149-JD1. על פי השימוטו, החוקרים מחפשים סימני פעילות במרכז הגלקסיה שעשויים להצביע על הימצאות חור שחור או צעיר קוואזאר . אם הם ימצאו משהו, השימוטו יהיה 'נרגש מאוד', אמר.

'זה ייתן לנו רמז להיווצרותו המוקדמת ביותר של חור שחור -מסיבי ביקום', אמר.

המחקר היה פורסם במאי בכתב העת Nature.

עקוב אחר נולה טיילור רד בטוויטר @נולהטרד אוֹ פייסבוק . עקוב אחרינו בטוויטר ב @Spacedotcom וכן הלאה פייסבוק .