קבוצה בינלאומית של אסטרונומים זיהתה סדרה של גלקסיות כה מוזרות עד כי נאלצו להיקרא "גלקסיות פלטיפוס"הממצא, המבוסס על נתונים מטלסקופ החלל ג'יימס ווב, מתחיל לנער כמה רעיונות משוערים לגבי האופן שבו גלקסיות נולדות וצומחות ביקום המוקדם.
עצמים קוסמיים אלה, הממוקמים במרחק מיליארדי שנות אור, לשלב מאפיינים אופייניים של הכוכביםגלקסיות וקוואזרים שלא ממש משתייכים לאף קטגוריהאופיו ההיברידי מזכיר את הברווזן, בעל החיים שנראה כאילו מורכב מחלקים של יצורים אחרים, ושהטריד ביולוגים במשך שנים. במקרה זה, התמיהה קפצה מהמעבדה למצפי חלל.
סוג חדש של גלקסיה שזוהה על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב
התגלית הוצגה במהלך הכנס ה-247 של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה (AAS), פורום מדעי מוביל שבו נדונות התוצאות האחרונות באסטרופיזיקה. שם, צוות מ המכללה לאמנויות ומדעים, אוניברסיטת מיזורי זה חשף אוכלוסייה של עצמים אשר, לעת עתה, חומקת מסיווגים סטנדרטיים.
החוקרים ניתחו ארכיון של שדות חוץ-גלקטיים עמוקים שנצפו על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST), כולל תוכנית CEERS (מדעי שחרור מוקדם של אבולוציה קוסמית), שנועדה לחקור היקום המוקדם עם פירוט חסר תקדים. מתוך קבוצה של כ-2.000 מקורות ספציפיים, צצה קבוצה קטנה מאוד שלא התנהגה כמו השאר.
בסך הכל, הצוות זיהה תשעה עצמים שהיו קיימים לפני 12 עד 12,6 מיליארד שניםכשהיקום היה עדיין צעיר מאוד. במרחק זה, טלסקופ החלל ג'יימס ווב בקושי רואה נקודות אור, אך השילוב של הדמיה וספקטרוסקופיה אפשר לו לחרוג מעבר למראה גרידא.
המחקר זמין כעת בשרת ההדפסה המוקדמת arXiv. תחת הכותרת "אוכלוסייה חדשה של מקורות נקודתיים בעלי קו צר", המחקר מספק תיאור ראשוני של תכונותיהם של מקורות אלה ומציע מספר תרחישים כדי להסביר את מקורם. למרות שהנתונים חזקים, הצוות עצמו מדגיש שזהו רק צעד ראשון וכי יהיה צורך בתצפיות נוספות.
למה הן נקראות גלקסיות פלטיפוס?
הכינוי אינו סתם גחמה. המראה שלו בתמונות מזכיר כוכב רחוק או קוואזר.הם קומפקטיים ביותר, כמעט דמויי נקודות, חסרי המבנה המורחב שאנו מקשרים בדרך כלל לגלקסיות. עם זאת, כאשר האור שהם פולטים נחקר באמצעות ספקטרוסקופיה, התמונה משתנה לחלוטין.
במקום להציג את החתימה הטיפוסית של חורים שחורים סופר-מאסיביים הטורפים חומר, כמו בקוואזריםחפצים אלה מציגים קווי פליטה צרים מאודדומים יותר לאלה הנראים בגלקסיות שבהן הגז מיונן על ידי אפיזודות עזות של היווצרות כוכבים. במילים אחרות, ה"ברקוד" הספקטרלי שלו אינו תואם את הפרשנות הברורה ביותר של מראהו.
כפי שהסביר האסטרונום האוג'ינג יאנג, פרופסור באוניברסיטת מיזורי וחבר בצוות, זה אוכלוסייה שלא ניתן להתאים אותה בנוחות לקטגוריות ידועותמצד אחד, הם מופיעים כמקורות נקודתיים, מה שבדרך כלל מצביע על קוואזרים במרחקים אלה. מצד שני, חסרים להם המאפיינים הספקטרליים שהיינו מצפים מגרעין פעיל המופעל על ידי חור שחור סופר-מאסיבי.
ההקבלה עם הברווזן היא בלתי נמנעת: בביולוגיה, בעל חיים זה משלב תכונות של יונק, ציפור וזוחלבאסטרונומיה, גלקסיות אלו משלבות מאפיינים של כוכבים, גלקסיות קומפקטיות וקוואזרים מבלי להיות באופן מלא אף אחת מהשלושה. מכאן הכינוי "גלקסיות ברווזן", שכבר התגנב לדיונים מדעיים בלתי פורמליים.
מקהילת האסטרופיזיקה האירופית, המעורבת רבות בניצול המדעי של ג'יימס ווב דרך ESA (סוכנות החלל האירופית), תוצאות מסוג זה נמצאות במעקב צמוד. קבוצות מחקר רבות בספרד, צרפת, גרמניה ואיטליה עובדות בדיוק על מידול האבולוציה של הגלקסיות הראשונות, כך כל חפץ ששובר נורמות קודמות הופך לפריט מפתח כדי להתאים את התיאוריות.
מראה דמוי קוואזר, לב של גלקסיה מתהווה
אחד ההיבטים הבולטים ביותר של התגלית הוא פער בין איך שהם נראים לבין מה שהספקטרום שלהם מגלהבתמונות של JWST, תשעת העצמים הללו נראים כנקודות אור מרוכזות, ללא הילות או זרועות ספירליות נראות לעין, אפילו כשהם מנצלים את הרזולוציה האינפרא אדום הגבוהה של הטלסקופ.
מורפולוגיה זו תהיה בדרך כלל קשורה ל קוואזרים רחוקים מאוד, המופעלים על ידי חורים שחורים סופר-מאסיבייםעם זאת, ניתוח מפורט של הקווים הספקטרליים מצביע על התנהגות אופיינית יותר ל גלקסיות עם גז המוארות על ידי כוכבים צעירים ומסיבייםהם אינם מתאימים היטב לחתימת האנרגיה של גרעין פעיל בהיר או לזו של צביר כוכבים פשוט.
אחד האחראים על בדיקת הנתונים הללו, Bangzheng "Tom" Sun, משתף פעולה במעבדה של יאנגהוא היה זה שאסף את הדגימה וביצע את הניתוח הספקטרלי. מסקנתו זהירה: לא ניתן לשלול שמדובר בגלקסיות הנמצאות בעיצומה של היווצרות כוכבים., שנצפה בשלב ספציפי שבעבר נעלם מעיניו עקב חוסר רגישות אינסטרומנטלית.
הבעיה היא ש גודלו הנראה לעין קטן ביותר.אפילו בהתחשב במרחק העצום, בקני מידה קוסמיים הם מתנהגים כמו "נקודות" אור בלבד, דבר שקשה ליישב עם גלקסיה היוצרת כוכבים בעוצמה ובהיקף נרחב. המתח הזה בין גודל, בהירות וספקטרום הוא מה שמשאיר את החוקרים מבולבלים.
מדענים מתעקשים שעם תשעה חפצים זוהויהיה זה מוקדם מדי להגדיר מחדש את הטקסונומיה של גלקסיות. עם זאת, עצם העובדה שהן קיימות כבר מאלצת אותנו לפתוח כיווני עבודה תיאורטיים ותצפיתיים חדשים, שבו צוותים אירופאים וספרדים יוכלו למלא תפקיד רלוונטי על ידי ניצול קמפיינים עתידיים של טלסקופ ג'יימס ווב וטלסקופים גדולים אחרים.
השלכות על מודלים של היווצרות גלקסיות
עד כה, התיאור המקובל ביותר על גדילת מבנים ביקום מצביע על כך גלקסיות גדולותגלקסיות כמו שביל החלב נוצרו באמצעות מיזוגים עוקבים של גלקסיות קטנות יותר. התנגשויות, אינטראקציות כבידה ופרקים אלימים של היווצרות כוכבים בנו בהדרגה את המערכות שאנו מכירים כיום.
קיומן של גלקסיות פלטיפוס מעלה את האפשרות ש ייתכן שחלק מהגלקסיות המוקדמות עקבו אחר נתיבים אבולוציוניים "שקטים" או לא שגרתיים יותר.התצורה הקומפקטית והפליטה הליניארית הצרה שלו יכולות להצביע על תהליכי צמיחה פחות נפיצים ממה שחשבו בעבר, או על שלבי מעבר שהמודלים עדיין לא מתחשבים בהם במלואם.
אם מקורות אלה יתבררו כאלו גלקסיות בשלב מסוים מאוד של היווצרות כוכביםהם יכולים לייצג שלב ביניים המחבר ענני גז קדמונים עם גלקסיות מפותחות יותר. במקרה כזה, הם יהפכו למעין "חוליה חסרה" להבנת האופן שבו נוצרו המבנים הזוהרים הראשונים לאחר המפץ הגדול.
אם יאושר, סוג חדש זה של אובייקט יחייב תיקון של סימולציות נומריות מסוימות של קוסמולוגיה ואבולוציה של גלקסיותזהו תחום שבו קבוצות אירופאיות היו פעילות במיוחד. ספרד משתתפת בכמה קונסורציומים בינלאומיים המשתמשים במחשבי-על כדי לשחזר את היקום מראשיתו, כך שהופעתם של נתונים בלתי צפויים כמו זה מאלצת כיול מחדש של פרמטרים והנחות.
בנוסף, גלקסיות הברווזן יכולות לעזור כדי להגדיר טוב יותר את תפקידם של חורים שחורים סופר-מאסיביים בשלבים המוקדמים של הקוסמוס. אם יאושר סופית שעצמים אלה אינם נשלטים על ידי גרעינים פעילים, כפי שמרמז הספקטרום, יהיה צורך לחשוב מחדש מתי וכיצד הקוואזרים הראשונים החלו לזרוח ואיזה חלק מהגלקסיות המוקדמות כבר הכיל חור שחור סופר-מאסיבי הולך וגדל.
תפקידו של טלסקופ ג'יימס ווב ותצפיות עתידיות
כל העבודה הזו התאפשרה הודות ליכולות של טלסקופ החלל ג'יימס ווב יתבונן ביקום באינפרא אדום ברגישות חסרת תקדיםטלסקופ ווב תוכנן בדיוק כדי לחקור את הגלקסיות הראשונות, אלו שנוצרו רק כמה מאות מיליוני שנים לאחר המפץ הגדול.
תוכניות תצפית עמוקה, כמו השדות החוץ-גלקטיים ששימשו במחקר זה, מייצרות כמויות עצומות של נתונים אשר מנותחות לאחר מכן על ידי צוותים ברחבי העולם. חלק ניכר ממידע זה זמין בארכיונים ציבורייםזה מאפשר לקבוצות מחקר מאירופה ומספרד לבחון זאת באמצעות הכלים והגישות שלהן.
במקרה הספציפי הזה, צוות אוניברסיטת מיזורי חפר בארכיונים כדי סקירת יותר מ-2.000 מקורות ספציפייםמהבחירה הראשונית הזו, הם סיננו את האובייקטים עד שנותרו עם קומץ המקרים שהציגו את התכונות המוזרות ביותר. זוהי עבודה קפדנית, המשלבת טכניקות ניתוח תמונה עם ספקטרוסקופיה והשוואה למודלים תיאורטיים.
במבט קדימה, אסטרונומים בטוחים שהם יצליחו להשיג ספקטרום ברזולוציה גבוהה יותר ותצפיות משלימות חדשותזה יושג הן באמצעות ווב עצמו והן באמצעות טלסקופים קרקעיים בקוטר גדול הפרוסים ברחבי אירופה, אמריקה ויבשות אחרות. בעזרת נתונים מעודנים יותר, ניתן יהיה למדוד בצורה מדויקת יותר את ההרכב הכימי, את קצב היווצרות הכוכבים ואת הנוכחות האפשרית של גרעינים פעילים חלשים.
במקביל, מספר קבוצות תיאורטיות כבר מתחילות לחקור תרחישים שיכולים לשחזר את המאפיינים ההיברידיים הללומגלקסיות קומפקטיות ביותר עם התפרצויות של היווצרות כוכבים, ועד תצורות אקזוטיות יותר שבהן האינטראקציה בין גז, כוכבים וחורים שחורים לובשת צורות שלא נשקלו עד כה.
הכל מצביע על כך שגלקסיות הברווזן יהיו נושא חוזר בכנסים ובפרסומים ייעודיים עתידיים, ככל שיצוצו מקרים חדשים ויעברו פרשנויות מעודנות. עבור הקהילה המדעית האירופית והספרדית, זוהי הזדמנות ל... לתרום תצפיות, מודלים וניתוחים לתחום שעדיין נמצא בשלב הגילוי.
קבוצת גלקסיות מוזרה זו, זעירה במראה אך עצומה בהשלכותיה, הפכה לתזכורת לכך שהיקום עדיין טומן בחובו הפתעות, ושגם בעזרת כלים רבי עוצמה כמו טלסקופ החלל ג'יימס ווב, עצמים ששוברים את התבנית ממשיכים להופיע; גלקסיות הפלטיפוס זכו למקומן בוויכוח על אופן הולדתם של המבנים הקוסמיים הראשונים. ובכך, הם פתחו צוהר חדש לחשיבה מחודשת על מה שחשבנו שידענו על ההיסטוריה המוקדמת של הקוסמוס.