תגליות מטלסקופ החלל ג'יימס ווב מצביעות על כך שגלקסיות מוקדמות יצרו מבנים מורכבים כמו סורגים באופן משמעותי מוקדם יותר, מה שמצביע על אבולוציה מואצת. קרדיט: twoday.co.il
תצפיות מתקדמות של ה-JWST מצביעות על כך שגלקסיות מוקדמות התבגרו מהר יותר והיו פחות כאוטיות, מה שמאתגר את התיאוריות הקודמות של התפתחות הגלקסיות.
מחקר חדש גילה שהגלקסיות המוקדמות של היקום היו פחות סוערות והתפתחו מהר יותר ממה שהאמינו בעבר. מחקר זה, בהובלת צוות בינלאומי מאוניברסיטת דורהאם, השתמש ב- טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) כדי למצוא עדויות להיווצרות מוטות כשהיקום היה בן כמה מיליארדי שנים בלבד.
ממצאים אלו פורסמו בכתב העת הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה.
התרשמות אמן המראה את מבנה שביל החלב. הבר הוא המבנה המוארך הצהבהב שחוצה את מרכז הגלקסיה. קרדיט: נאס"א/JPL-Caltech/R. כאב (SSC/Caltech)
תובנות מטלסקופ החלל ג'יימס ווב
ברים הם רצועות מוארכות של כוכבים המצויים בגלקסיות דיסק או ספירלה כמו שלנו שביל החלב. כאשר ברים מתפתחים, הם מווסתים את היווצרות הכוכבים בתוך גלקסיה, ודוחפים גז לאזור המרכזי של הגלקסיה. נוכחותם מספרת למדענים שגלקסיות נכנסו לשלב מיושב ובוגר.
מחקרים קודמים המשתמשים ב- טלסקופ החלל האבל זיהו גלקסיות היוצרות ברים לפני שמונה או תשעה מיליארד שנים. עם זאת, הרגישות המוגברת של ה-JWST וטווח אורכי הגל הרחב יותר אפשרו לאסטרונומים לזהות את התופעות הללו עוד יותר אחורה בזמן.
תמונה בקנה מידה אפור של הגלקסיה EGS_31125 לפני 10.6 מיליארד שנים, מסווגת חזותית כמסורגת חזקה (מתוארת בתמונה המרכזית בקו סגול עבה עבה כשהזרועות הספירליות מוצגות כקווים סגולים חלשים). משמאל לימין: טלסקופ החלל האבל WFC3 F160W וטלסקופ החלל ג'יימס ווב NIRCam F356W ו-F444W. השוואת מסננים זו מדגימה את ההשפעות של פונקציית התפשטות נקודות (PSF), רגישות וטווח אורכי גל על תמונת גלקסיה, במיוחד בהקשר של פסים. קרדיט: זואי לה קונטה
"הגלקסיות ביקום המוקדם מבשילות הרבה יותר מהר ממה שחשבנו. זו הפתעה אמיתית מכיוון שהיית מצפה שהיקום באותו שלב יהיה סוער מאוד עם הרבה התנגשויות בין גלקסיות והרבה גז שעדיין לא הפך לכוכבים", הסבירה המחברת זואי לה קונטה, חוקרת דוקטורט ב- המרכז לאסטרונומיה חוץ-גלקטית, המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת דורהאם.
"עם זאת, הודות לטלסקופ החלל ג'יימס ווב אנו רואים הרבה מהברים האלה הרבה יותר מוקדם בחיי היקום, מה שאומר שגלקסיות היו בשלב יותר מיושב בהתפתחותן ממה שחשבו בעבר", היא מוסיפה. החוקרים אומרים שהראיות החדשות מצביעות על כך שתיאוריות על התפתחות הגלקסיות המוקדמות עשויות להזדקק לשינויים משמעותיים.
תמונה בקנה מידה אפור של הגלקסיה EGS_31125 לפני 10.6 מיליארד שנים כפי שנראתה על ידי טלסקופ החלל האבל. לא ניתן לראות את סרגל הגלקסיה. קרדיט: זואי לה קונטה
מתודולוגיה וממצאי מחקר
החוקרים השתמשו ב-JWST כדי לחפש היווצרות מוטות בגלקסיות כפי שהיו נראים לפני בין 8 ל-11.5 מיליארד שנים. היקום עצמו הוא בן 13.7 מיליארד שנים. מתוך 368 גלקסיות דיסק שנצפו, החוקרים ראו שלכמעט 20% יש ברים – פי שניים ממה שנצפה על ידי האבל.
מחבר שותף ד"ר דימיטרי גאדוטי, במרכז לאסטרונומיה חוץ-גלקטית, המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת דורהאם, אמר: "אנו מוצאים שהרבה יותר ברים היו נוכחים ביקום המוקדם מאשר נמצאו בעבר במחקרי האבל, מה שמרמז על הגלקסיה המונעת על ידי ברים. האבולוציה מתרחשת הרבה יותר זמן ממה שחשבו בעבר."
תמונה בקנה מידה אפור של הגלקסיה EGS_31125 לפני 10.6 מיליארד שנים כפי שנראתה על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב. ניתן לראות את סרגל הגלקסיה (מתואר בתמונה המרכזית בקו סגול מוצק עבה כאשר זרועות הספירלה מוצגות כקווים סגולים חלשים). קרדיט: זואי לה קונטה
"הסימולציות של היקום צריכות להיבדק כעת כדי לראות אם אנחנו מקבלים את אותן תוצאות כמו התצפיות שעשינו עם ג'יימס ווב", מוסיף גדוטי. "אנחנו צריכים לחשוב מחוץ למה שחשבנו שאנחנו יודעים."
ככל שהחוקרים הסתכלו אחורה בזמן, הם הצליחו לראות פחות ופחות גלקסיות יוצרות מוטות. הם אומרים שזה יכול להיות בגלל שגלקסיות בשלב מוקדם עוד יותר של היקום עשויות להיות לא כל כך נוצרות. אין כרגע דרך לראות פסים קצרים יותר של כוכבים, שפחות קל לזהות אותם, אפילו עם הכוח הטלסקופי המוגבר שמציע ה-JWST.
התרשמותו של האמן מטלסקופ החלל ג'יימס ווב מראה את המראה הראשית שלו מפנה אל הקוסמוס. קרדיט: TRW-Ball
כיוונים עתידיים
החוקרים אומרים שהם רוצים לחקור עוד יותר גלקסיות ביקום המוקדם כדי לראות אם הם יצרו גם ברים. הם מקווים בסופו של דבר להסתכל יותר אחורה בזמן – 12.2 מיליארד שנים – כדי להסתכל על גדילת הבר לאורך זמן ומה המנגנונים מאחורי הצמיחה הזו.
המרכז לאסטרונומיה חוץ-גלקטית של אוניברסיטת דורהאם והמרכז למכשור מתקדם סיפקו תרומות משמעותיות לפיתוח ה-JWST. המחקר האחרון כלל גם מדענים מהמכון לקוסמולוגיה חישובית של אוניברסיטת דורהאם, אוניברסיטת ויקטוריה, קנדה; Jodrell Bank Center for Astrophysics – אוניברסיטת מנצ'סטר, בריטניה; מצפה הכוכבים הדרומי האירופי; המחלקה לאסטרונומיה ומדעי האטמוספירה, האוניברסיטה הלאומית של קיונגפוק, הרפובליקה של קוריאה; מכון מקס פלנק לאסטרונומיה, גרמניה; אוניברסיטת אקס מרסיי, צרפת. המחקר מומן בבריטניה על ידי UKRI-Science and Technology Facilities Council.
