התקדמות הטכנולוגיה הטלסקופית, במיוחד עם טלסקופ החלל ג'יימס ווב, שיפרו את הסיווג של צורות הגלקסיות. מחקר שנערך לאחרונה ניתח גלקסיות רחוקות, וחשף שכיחות של צורות שטוחות ומוארכות חריגות ביקום המוקדם, בניגוד לגלקסיות קרובות יותר. זה מערער על הנחות קודמות לגבי היווצרות גלקסיות ואבולוציה. קרדיט: נאס"א, ESA, CSA, STScI, סטיב פינקלשטיין (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), רבקה לארסון (UT Austin)
תצפיות אחרונות של ה טלסקופ החלל ג'יימס ווב גילו שלגלקסיות רחוקות רבות ביקום המוקדם יש צורות שטוחות ומוארכות ייחודיות, השונות באופן משמעותי מגלקסיות קרובות יותר. ממצא זה, המאשר ומרחיב את התצפיות הקודמות של האבל, מציע תובנות חדשות לגבי התפתחות הגלקסיות ומאתגר תיאוריות קיימות.
במשך יותר ממאה שנה, אסטרונומים סיווגו גלקסיות קרובות ורחוקות, הן על ידי השוואת צורותיהן לפי העין והן מדידה מדויקת של תכונותיהן עם נתונים הידועים כספקטרה. לדוגמה, אדווין האבל יצר את מזלג הכוונון האבל (ראה תמונה למטה) בשנת 1926 כדי להתחיל למיין את הצורות והגדלים של גלקסיות סמוכות, והראה שרבות מהן ספירלות ואליפטיות.
ככל שהמכשירים של הטלסקופים הפכו רגישים יותר ויותר, קל יותר לסווג בצורה מדויקת יותר את צורותיהם. נתונים חדשים מטלסקופ החלל ג'יימס ווב הוסיפו ניואנסים לסיווגים של אסטרונומים. מאז ווב צופה באור אינפרא אדום, גלקסיות רבות יותר רחוקות ביותר מופיעות בתמונות שלה. בנוסף, התמונות מפורטות היטב, מה שמאפשר לחוקרים לזהות אם יש אזורים נוספים של היווצרות כוכבים – או לאשר שהם אינם קיימים.
גלקסיות הן אבני יסוד חשובות מאוד של היקום. חלקם פשוטים, בעוד שאחרים מורכבים מאוד במבנה. כאחד הצעדים הראשונים לקראת תיאוריה קוהרנטית של התפתחות הגלקסיות, האסטרונום האמריקני אדווין האבל, פיתח תכנית סיווג של גלקסיות בשנת 1926. למרות שתכנית זו, המכונה גם דיאגרמת מזלג הכוונון האבל, נחשבת כיום לפשוטה מדי, רעיונות בסיסיים עדיין מתקיימים. קרדיט: נאס"א
צוות בראשות Viraj Pandya, א נאס"א עמית האבל ב אוניברסיטת קולומביה בניו יורק, ניתח לאחרונה מאות גלקסיות רחוקות בסקר ה-Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) של Webb (ראה תמונה למטה). CEERS מכסה בכוונה חלק גדול מאותו שטח כמו ה- טלסקופ החלל האבלה-Extended Groth Strip (ראה תמונה למטה), שהיה אחד מחמשת השדות ששימשו ליצירת ה-Cosmic Assembly Near-Infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS). זה איפשר להם לבדוק שוב את התוצאות של ווב כאשר התצפיות של הטלסקופים חופפות.
"הניתוח שלנו של הגלקסיות של ווב היה עקבי מאוד עם הגלקסיות בקטלוג טלסקופ החלל האבל", אישר פנדיה. "שתי קבוצות של נתונים אפשרו לנו לבדוק באופן מלא את המודלים שלנו בזמן שהרצנו את הניתוח שלנו, ולהבין טוב יותר ולסווג גלקסיות שרק ווב זיהה." הצוות החל את הניתוח שלהם במיון הגלקסיות למחלקות רחבות על סמך מאפיינים דומים. (הם לא סיווגו את המראה האינדיבידואלי של כל גלקסיה מכיוון שזה ידרוש מידע מפורט מנתונים הידועים כספקטרים).
בוהה עמוק בנוף העצום הזה. הוא נתפר יחד ממספר תמונות שצולמו על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב באור כמעט אינפרא אדום – והוא למעשה פועם בפעילות. קרדיט: נאס"א, ESA, CSA, סטיב פינקלשטיין (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), רבקה לארסון (UT Austin), אליסה פגן (STScI)
הם מצאו מערך של צורות מוזרות כשהיקום היה בן 600 מיליון עד 6 מיליארד שנים. צורות הגלקסיות השולטות נראות שטוחות ומוארכות, כמו אטריות בריכה או גלשנים. שני סוגי הגלקסיות הללו מהווים כ-50 עד 80% מכלל הגלקסיות הרחוקות שהם חקרו – הפתעה, שכן צורות אלו נדירות יותר קרוב לבית.
גלקסיות אחרות שזוהה ווב נראות עגולות אך גם שטוחות, כמו פריזבי. הקטגוריה הפחות מאוכלסת מורכבת מגלקסיות בצורת כדורים או כדורי כדורעף.
תמונה זו מטלסקופ החלל האבל מציגה חלק מהשמיים המכונה רצועת הגרוט המורחבת (EGS). חוקרי סקר CEERS השתמשו בטלסקופ החלל ג'יימס ווב כדי לצפות ברצועת הגרוט המורחבת באור אינפרא אדום. קרדיט: NASA, ESA, M. Davis
הנתונים של ווב גם פתרו חידה שהוצגה על ידי התצפיות של טלסקופ החלל האבל לפני עשרות שנים. מדוע כל כך הרבה גלקסיות רחוקות מופיעות כמו קווים ארוכים? האם היה עוד בגלקסיות שלא הופיעו בתמונות שלה? ווב ענה על זה בקצרה: האבל לא החמיץ כלום.
"ווב אישר את מה שהאבל הראה לנו מזמן, אבל בפירוט רב יותר באור אינפרא אדום", אמרה פנדיה. "התצפיות המשולבות שלהם מראות שביקום המוקדם, גלקסיות רבות נוספות נראות שטוחות ומוארכות. יש לכך השלכות עמוקות, מכיוון שבדרך כלל אנו מניחים שגלקסיות אוהבות את שלנו שביל החלב התחיל בתור דיסקים, אבל אולי זה לא המקרה."
אלו הן דוגמאות לגלקסיות רחוקות שנלכדו על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א בסקר ה-Cosmic Evolution Science (CEERS) שלה. קרדיט: נאס"א, ESA, CSA, STScI, סטיב פינקלשטיין (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), רבקה לארסון (UT Austin)
מדוע לגלקסיות יש צורות כה שונות בתחילת ההיסטוריה של היקום? שאלה זו נותרה ללא מענה לעת עתה, אך מתבצע מחקר כדי להבין טוב יותר כיצד התפתחו גלקסיות לאורך כל הזמן הקוסמי.
ראה דוגמאות נוספות של גלקסיות (ראה תמונה למעלה מסקר CEERS של Webb והשוואה בצורה קונקרטית יותר את צורות התלת-ממד שלהן (ראה תמונה למטה).
טלסקופ החלל ג'יימס ווב כבר עוזר לחוקרים לכוונן עדין את הסיווגים שלהם של גלקסיות רחוקות – מוסיף מהירות ופרטים משמעותיים לניתוח שנמשך כבר עשרות שנים.
בצד שמאל למעלה, הסקר של ווב מראה סיווג נדיר ביקום המוקדם, אך נפוץ כיום: גלקסיות בצורת כדורים או כדורי כדורעף.
בצד ימין למעלה יש דיסקים עגולים שטוחים או פריסבי, שהם רק מעט יותר נפוצים.
צורות הגלקסיות השולטות בתקופה מוקדמת זו נראות שטוחות ומוארכות, כמו גלשנים, המוצגים בצד שמאל למטה, או אטריות בריכה, מימין למטה. צמד הסיווגים הזה מהווה כ-50 עד 80% מכל הגלקסיות הרחוקות שהם חקרו עד כה – הפתעה, שכן צורות אלו אינן שכיחות בקרבת מקום.
ההתקדמות בסיווג האסטרונומים נובעת מהרגישות של ווב, תמונות ברזולוציה גבוהה והתמחות באור אינפרא אדום. הקהילה האסטרונומית תצטרך גם לסווג באופן מלא גלקסיות רחוקות יותר עם גדלי מדגם גדולים בהרבה מ-Webb וטלסקופים אחרים לפני שתחליט על קבוצות מוצקות כלשהן.
קרדיט: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Viraj Pandya (קולומביה), Haowen Zhang (אוניברסיטת אריזונה), Lucy Reading-Ikkanda (Simons Foundation)
"על ידי המשך המחקר הזה, אנחנו וצוותים אחרים נוכל לשפר את ההבנה שלנו לגבי המבנה הפנימי של הגלקסיות בנקודה זו של ההיסטוריה של היקום", הסבירה שותפה לכותבת אליזבת מקגראת', פרופסור חבר בקולג' קולבי בווטרוויל. מיין. "על ידי שילוב של מידע ממספר מערכי נתונים, נבין טוב יותר את צורות הגלקסיות לאורך כל הזמן הקוסמי."
למידע נוסף על מחקר זה:
- טלסקופ ווב מגלה שגלקסיות מוקדמות רבות נראו כמו אטריות בריכה וגלשנים
- "גלקסיות הולכות לבננות" – הפתעות חדשות מטלסקופ החלל Webb של נאס"א
