קרדיט תמונה: ESO
באמצעות המכשיר הקרוב לאינפרא אדום של ISAAC בטלסקופ Very Large של ESO, ובהשפעת ההגדלה של עדשת כבידה, צוות של אסטרונומים צרפתים ושוויצרים [2] מצא כמה גלקסיות חלשות שלדעתן הן הנידחות ביותר המוכרות.
מחקרים ספקטרוסקופיים נוספים של אחד מהמועמדים הללו סיפקו טענה חזקה למה שהוא כעת בעל השיא החדש - וללא ספק - של הגלקסיה הרחוקה ביותר הידועה ביקום.
לגלקסיה שזה עתה התגלתה, המכונה Abell 1835 IR1916, יש הסטה לאדום של 10 [3] והיא ממוקמת במרחק של כ-13,230 מיליון שנות אור. לכן הוא נראה בתקופה שבה היקום היה צעיר רק ב-470 מיליון שנים, כלומר בקושי 3% מגילו הנוכחי.
נראה כי הגלקסיה הקדמית הזו מסיבית פחות פי עשרת אלפים מהגלקסיה שלנו, שביל החלב. זה בהחלט עשוי להיות בין המעמד הראשון של אובייקטים ששם קץ לימי החושך של היקום.
תגלית יוצאת דופן זו ממחישה את הפוטנציאל של טלסקופים קרקעיים גדולים בתחום הקרוב לאינפרא אדום לחקר היקום המוקדם מאוד.
חופרים בעבר
כמו פליאונטולוגים שחופרים יותר ויותר כדי למצוא את השרידים העתיקים ביותר, אסטרונומים מנסים לחפש עוד ועוד כדי לבחון את היקום הצעיר מאוד. המסע האולטימטיבי? מציאת הכוכבים והגלקסיות הראשונים שנוצרו מיד לאחר המפץ הגדול.
ליתר דיוק, אסטרונומים מנסים לחקור את 'הטריטוריות הלא ידועות' האחרונות, את הגבול בין 'התקופות האפלות' ל'הרנסנס הקוסמי'.
זמן קצר לאחר המפץ הגדול, שכיום מאמינים שהתרחש לפני כ-13,700 מיליון שנים, היקום צלל בחושך. קרינת השרידים מכדור האש הקדמון נמתחה על ידי ההתפשטות הקוסמית לעבר אורכי גל ארוכים יותר ועדיין לא נוצרו לא כוכבים ולא קוואזרים שיכלו להאיר את החלל העצום. היקום היה מקום קר ואטום. עידן קודר זה מכונה לכן באופן סביר 'העידן האפל'.
כמה מאות מיליוני שנים מאוחר יותר, הדור הראשון של כוכבים, ומאוחר יותר, הגלקסיות והקוואזרים הראשונים, הפיקו קרינה אולטרה סגולה עזה, והעלו בהדרגה את הערפל מעל היקום.
זה היה סוף ימי העידן האפלים, ועם מונח שהשתלט שוב מההיסטוריה האנושית, מכונה לפעמים 'הרנסנס הקוסמי'.
אסטרונומים מנסים לקבוע מתי - ואיך - בדיוק הסתיימו ימי החושך. זה דורש חיפוש אחר העצמים המרוחקים ביותר, אתגר שרק הטלסקופים הגדולים ביותר, בשילוב עם אסטרטגיית תצפית זהירה מאוד, יכולים להתמודד.
שימוש בטלסקופ כבידה
עם כניסתם של טלסקופים בגודל 8-10 מטר הושגה התקדמות מרהיבה במהלך העשור האחרון. ואכן מאז הפך אפשרי לצפות בפירוט מסוים בכמה אלפי גלקסיות וקוואזרים למרחקים של כמעט 12 מיליארד שנות אור (כלומר עד להיסט לאדום של 3 [3]). במילים אחרות, אסטרונומים מסוגלים כעת לחקור גלקסיות בודדות, היווצרותן, אבולוציה ותכונות אחרות על פני 85% מההיסטוריה הקודמת של היקום.
אולם בעבר, תצפיות בגלקסיות וקוואזרים הופכות נדירות. נכון לעכשיו, רק קומץ של גלקסיות חלשות מאוד נראים כ-1,200 עד 750 מיליון שנים לאחר המפץ הגדול (הסטה לאדום 5-7). מעבר לכך, החלשות של מקורות אלו והעובדה שהאור שלהם מועבר מהאופטי לאינפרא אדום הקרוב הגבילו עד כה מאוד את המחקרים.
פריצת דרך חשובה בחיפוש אחר הגלקסיה הקדומה ביותר הושגה כעת על ידי צוות של אסטרונומים צרפתים ושוויצרים [2] באמצעות הטלסקופ Very Large Telescope (VLT) של ESO המצויד במכשיר הרגיש הקרוב לאינפרא אדום ISAAC. כדי להשיג זאת, הם היו צריכים לשלב את אפקט הגברת האור של צביר גלקסיות - טלסקופ כבידה - עם כוח איסוף האור של ה-VLT ותנאי השמיים המצוינים השוררים בפארנל.
חיפוש אחר גלקסיות רחוקות
המצוד אחר חפצים קלים וחמקמקים כאלה דורש גישה מסוימת.
קודם כל, תמונות עמוקות מאוד של צביר גלקסיות בשם Abell 1835 צולמו באמצעות מכשיר ה-ISAAC הקרוב לאינפרא אדום ב-VLT. צבירים מסיביים קרובים יחסית כאלה מסוגלים לכופף ולהגביר את האור של מקורות רקע - תופעה הנקראת Gravitational Lensing וחזויה על ידי תורת היחסות הכללית של איינשטיין.
ההגברה הטבעית הזו מאפשרת לאסטרונומים להציץ בגלקסיות שאחרת היו חלושות מכדי לראותן. במקרה של הגלקסיה שזה עתה התגלתה, האור מוגבר בערך פי 25 עד 100! בשילוב עם הכוח של ה-VLT אפשר היה לצלם ואפילו לצלם ספקטרום של הגלקסיה הזו. אכן, ההגברה הטבעית מגדילה למעשה את הצמצם של ה-VLT מ-8.2 מ' ל-40-80 מ'.
התמונות העמוקות הקרובות ל-IR שצולמו באורכי גל שונים אפשרו לאסטרונומים לאפיין את המאפיינים של כמה אלפי גלקסיות בתמונה ולבחור קומץ מהן כגלקסיות רחוקות מאוד. באמצעות תמונות שהושגו בעבר בטלסקופ קנדה-צרפת-הוואי (CFHT) במאונה קיה ותמונות מטלסקופ החלל האבל, אומת אז שגלקסיות אלו אכן אינן נראות באופטי. בדרך זו, זוהו שש גלקסיות מועמדות להסטה לאדום גבוהה, שאולי האור שלהן נפלט כשהיקום היה בן פחות מ-700 מיליון שנה.
כדי לאשר ולקבל קביעה מדויקת יותר של המרחק של אחת מהגלקסיות הללו, האסטרונומים השיגו את זמן שיקול הדעת של המנהל להשתמש שוב ב-ISAAC ב-VLT, אבל הפעם במצב הספקטרוסקופי שלו. לאחר מספר חודשים של ניתוח מדוקדק של הנתונים, האסטרונומים משוכנעים שזיהו תכונה ספקטרלית חלשה אך ברורה בתחום הקרוב לאינפרא אדום. האסטרונומים טענו בתוקף שהתכונה הזו היא ללא ספק קו פליטת לימן-אלפא האופייני לעצמים אלה. קו זה, המופיע במעבדה באורך גל של 0.1216 ?מ, כלומר באולטרה-סגול, נמתח לאינפרא אדום הקרוב ב-1.34 ?מ, מה שהופך את Abell 1835 IR1916 לגלקסיה הראשונה שידועה שיש בה היסט לאדום גדול כמו 10.
הגלקסיה הכי רחוקה שידועה עד היום
זהו המקרה החזק ביותר להסטה לאדום העולה על הרשומה הנוכחית שאושרה ספקטרוסקופית ב-z=6.6 והמקרה הראשון של הסטה דו-ספרתית לאדום. בהתאמת גיל היקום לכל חייו של אדם (80 שנה, נניח), התיעוד המאושר הקודם הראה פעוט בן ארבע שנים. עם התצפיות הנוכחיות, יש לנו תמונה של הילד כשהיה בן שנתיים וחצי.
מהתמונות של הגלקסיה הזו שהתקבלו בפסי הגל השונים, מסיקים האסטרונומים שהיא עוברת תקופה של היווצרות כוכבים אינטנסיבית. אבל כמות הכוכבים שנוצרו מוערכת כ'רק' פי 10 מיליון ממסת השמש, קטנה בערך פי עשרת אלפים מהמסה של הגלקסיה שלנו, שביל החלב.
במילים אחרות, מה שהאסטרונומים רואים הוא אבן הבניין הראשונה של הגלקסיות הגדולות של ימינו. ממצא זה תואם היטב את ההבנה הנוכחית שלנו לגבי תהליך היווצרות הגלקסיות המקביל להצטברות רצופה של הגלקסיות הגדולות הנראות כיום באמצעות מיזוגים רבים של 'אבני בניין', גלקסיות קטנות וצעירות יותר שנוצרו בעבר.
אבני הבניין הללו הן שאולי סיפקו את מקורות האור הראשונים שהרימו את הערפל מעל היקום ושמו קץ לימי הביניים האפלים.
עבור רוזר פל?, ממצפה הכוכבים מידי-פירנס (צרפת) ומנהיג שותף של הצוות, 'תצפיות אלו מראות כי בתנאי שמיים מצוינים כמו אלו במצפה פארנל של ESO, ובאמצעות עדשות כבידה חזקה, תצפיות ישירות של גלקסיות רחוקות הקרובות לימי הביניים האפלים ניתנות לביצוע עם הטלסקופים הקרקעיים הטובים ביותר.'
המנהיג השני של הצוות, דניאל שיירר ממצפה הכוכבים והאוניברסיטה של ז'נבה (שוויץ), נרגש: 'תגלית זו פותחת את הדרך לחקירות עתידיות של הכוכבים והגלקסיות הראשונים ביקום המוקדם.'
עוד מידע
המידע המוצג בהודעה לעיתונות זו מבוסס על מאמר מחקר בכתב העת האירופי למחקר 'אסטרונומיה ואסטרופיזיקה' (A&A, כרך 416, עמוד L35; 'תצפיות ISAAC/VLT של גלקסיה עם עדשות ב-z=10.0' מאת רוזר פל? , דניאל שרר, יוהאן ריצ'רד, ז'אן פראן לה בורגנה וז'אן פול קנייב). זה זמין באינטרנט באתר האינטרנט של EDP.
הסברים ותמונות נוספים זמינים בדף האינטרנט של המחברים, בכתובת http://obswww.unige.ch/sfr ו http://webast.ast.obs-mip.fr/galaxies/
מקור מקורי: מהדורת חדשות של ESO