ארכיאולוגיה קוסמית: שימוש בחורים שחורים כדי לחשוף עדויות על הכוכבים הראשונים של היקום

חוקרים פיתחו שיטה לזיהוי הכוכבים הראשונים של היקום על ידי התבוננות בהתלקחויות הייחודיות שנוצרות כאשר כוכבים אלה נקרעים על ידי חורים שחורים. ממצאים אלה יכולים לאפשר לנו להבין יותר על היקום המוקדם, בעזרת נאס"אהטלסקופים העדכניים ביותר של החברה שיכולים לצפות בפליטות האינפרא אדום כתוצאה מכך.

זמן קצר לאחר תחילת היקום עם המפץ הגדול, החלו להיווצר הכוכבים הראשונים, שהורכבו בעיקר ממימן והליום. המאפיינים של כוכבי הדור הראשון האלה, Pop III, שונים מאוד מכוכבים כמו השמש שלנו או אפילו מאלה שנוצרים היום. הם היו לוהטים להפליא, ענקיים בגודלם ובמסתם, אבל קצרי מועד.

כוכבי Pop III הם המפעלים הראשונים לסנתז את רוב היסודות הכבדים יותר ממימן והליום סביבנו כיום. הם גם חשובים מאוד ליצירת דורות מאוחרים יותר של כוכבים וגלקסיות. עם זאת, עד כה לא היו גילויים ישירים משכנעים של כוכבי Pop III, שכן הכוכבים הללו שנוצרו ביקום המוקדם נמצאים רחוק מאוד וחלשים מדי עבור כל אחד מהטלסקופים שלנו על הקרקע או בחלל.

שיטות זיהוי חדשות על ידי מדעני HKU

בפעם הראשונה, מדעני HKU גילו שיטה חדשה לזיהוי הכוכבים הראשונים הללו ביקום המוקדם. מחקר שנערך לאחרונה בראשות קבוצת המחקר של פרופסור ג'יין ליקסין DAI מהמחלקה לפיזיקה ב-HKU הציע כי כוכב Pop III יכול להיקרע לחתיכות בכוח גאות ושפל אם הוא נודד בקרבת חור שחור מאסיבי.

באירוע שיבוש גאות ושפל שכזה (TDE), ה חור שחור חוגג את פסולת הכוכבים ומייצר התלקחויות זוהרות מאוד. החוקרים חקרו את התהליך הפיזי המורכב המעורב והוכיחו שההתלקחויות הללו יכולות לזרוח על פני מיליארדי שנות אור כדי להגיע אלינו היום. והכי חשוב, הם גילו שניתן להשתמש בחתימות הייחודיות של התלקחויות TDE אלה כדי לזהות את קיומם של כוכבי Pop III ולהשיג תובנות לגבי תכונותיהם.

מאפיינים ייחודיים והתקדמות טכנולוגית

"כאשר הפוטונים האנרגטיים נעים ממרחק מאוד רחוק, טווח הזמן של ההתלקחות יימתח עקב התפשטות היקום. התלקחויות TDE אלו יעלו ויתכלו לאורך תקופה ארוכה מאוד, מה שמבדיל אותם מה-TDE של כוכבים מסוג שמש ביקום הסמוך", אמרה פרופסור ג'יין דאי, חוקרת ראשית והמחברת המקבילה של הפרויקט.

"מעניין, לא רק לוחות הזמנים של ההתלקחויות נמתחים, כך גם אורך הגל שלהם. האור האופטי והאולטרה סגול הנפלט מה-TDE יועבר לפליטות אינפרא אדום כאשר יגיע לכדור הארץ". עוד הוסיף ד"ר רודרני קאר צ'ודהורי, עמית פוסט-דוקטורט של המחלקה לפיזיקה ב-HKU והמחבר הראשון של המאמר.

סיכויים עתידיים עם משימות נאס"א

מה שהופך את התגלית למרגשת יותר הוא ששתי משימות דגל של נאס"א, טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) שהושק לאחרונה וטלסקופ החלל הרומאי ננסי גרייס (רומי), יש את היכולת לצפות בפליטות אינפרא אדום כאלה ממרחקים גדולים.

פרופסור פריה נטרג'אן מהמחלקה לאסטרונומיה ופיזיקה ב אוניברסיטת ייל ומחבר שותף של המאמר שהוזכר, "היכולות הייחודיות של רומן להיות מסוגלות בו-זמנית לצפות באזור גדול של השמים ולהציץ עמוק לתוך היקום המוקדם הופכות אותו לבדיקה מבטיחה לזיהוי התלקחויות Pop III TDE אלה, אשר בתורן ישרתו כגילוי עקיף של כוכבי הפופ השלישי".

גב' ג'נט צ'אנג, סטודנטית לדוקטורט במחלקה לפיזיקה ב-HKU ומחברת שותפה של המאמר, הוסיפה, "אנו מצפים כי כמה עשרות מהאירועים הללו יתגלו על ידי רומן מדי שנה אם תפעל לפי אסטרטגיית התצפית הנכונה. ”

בהתחשב בממצאים אלה, העשור הבא מציג פוטנציאל משמעותי לזיהוי המקורות הנבדלים הללו, מה שמוביל לגילויים מרגשים על כוכבי פופ III ולפתור את מסתורי ראשיתו של היקום.