JWST גילה את הגלקסיה העתיקה JWST-ER1g, הכוללת טבעת איינשטיין ייחודית המסייעת בחקר צפיפות החומר האפל הגבוהה של הגלקסיה ובדיקת תכונות החומר האפל. קרדיט: Van Dokkum et al. 2023
ה טלסקופ החלל ג'יימס ווב גילה גלקסיה עתיקה, JWST-ER1g, שמציגה תופעה הנקראת עדשת כבידה חזקה, ויוצרת טבעת איינשטיין. הגלקסיה הזו, העשירה בחומר אפל, מספקת תובנות חדשות לגבי תכונותיו וצפיפותו של החומר האפל.
בספטמבר האחרון, טלסקופ החלל ג'יימס ווב, או JWST, גילה את JWST-ER1g, גלקסיה עתיקה מסיבית שנוצרה כשהיקום היה רק רבע מגילו הנוכחי. באופן מפתיע, טבעת איינשטיין קשורה לגלקסיה זו. הסיבה לכך היא ש-JWST-ER1g פועל כעדשה ומכופף אור ממקור מרוחק, אשר מופיע לאחר מכן כטבעת – תופעה הנקראת עדשת כבידה חזקה, החזויה בתורת היחסות הכללית של איינשטיין.
ניתוח החומר האפל
המסה הכוללת הכלולה בתוך הטבעת כוללת שני מרכיבים: מרכיבי כוכבים וחומר אפל.
"אם נפחית את מסת הכוכבים מהמסה הכוללת, נקבל את מסת החומר האפל בתוך הטבעת", אמר Hai-Bo Yu, פרופסור לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת קליפורניה, ריברסייד, שצוותו פרסם עבודה חדשה על JWST-ER1g ביומן ה מכתבי יומן אסטרופיזיים. "אבל הערך של מסת החומר האפל נראה גבוה מהצפוי. זה תמוה. במאמר שלנו, אנו מציעים הסבר."
תמונות מציגות מ-L עד R: Hai-Bo Yu, Demao Kong, and Daneng Yang. קרדיט: Hai-Bo Yu, UC Riverside
הילה של החומר האפל
הילת חומר אפל היא הילה של חומר בלתי נראה שמחלחלת ומקיפה גלקסיה כמו JWST-ER1g. למרות שמעולם לא זוהה חומר אפל במעבדות, הפיזיקאים בטוחים שחומר אפל, המהווה 85% מהחומר של היקום, קיים.
"כאשר חומר רגיל – גז וכוכבים בתוליים – קורס ומתעבה לתוך הילת החומר האפל של JWST-ER1g, ייתכן שהוא דוחס את ההילה, מה שמוביל לצפיפות גבוהה", אמר דמאו קונג, סטודנט לתואר שני ב-UCR, מי שהוביל את הניתוח. "המחקרים המספריים שלנו מראים שמנגנון זה יכול להסביר את צפיפות החומר האפל הגבוהה של JWST-ER1g – יותר מסת חומר אפל באותו נפח, וכתוצאה מכך צפיפות גבוהה יותר."
תכונות עדשות ייחודיות והזדמנויות מחקר
לדברי Daneng Yang, חוקר פוסט-דוקטורט ב-UCR ומחבר שותף במאמר, JWST-ER1g, נוצר 3.4 מיליארד שנים לאחר המפץ הגדולמספק "הזדמנות מצוינת ללמוד על חומר אפל."
"אובייקט העדשה החזק הזה הוא ייחודי מכיוון שיש לו טבעת איינשטיין מושלמת, ממנה אנו יכולים לקבל מידע רב ערך על המסה הכוללת בתוך הטבעת, שלב קריטי לבדיקת תכונות החומר האפל", אמר.
תרומות של טלסקופ החלל ג'יימס ווב
הושק ביום חג המולד בשנת 2021, נאס"אה-JWST של זה הוא מצפה אינפרא אדום שמסתובב. נקרא גם Webb, הוא נועד לענות על שאלות על היקום. זהו טלסקופ החלל הגדול, המורכב והחזק ביותר שנבנה אי פעם.
"JWST מספק לנו הזדמנות חסרת תקדים לצפות בגלקסיות עתיקות שנוצרו כשהיקום היה צעיר", אמר יו. "אנחנו מצפים לראות עוד הפתעות מ-JWST וללמוד עוד על החומר האפל בקרוב."
הכותרת של מאמר המחקר בגישה פתוחה היא "פרשנויות של חומר אפל קר וחומר אפל בעל אינטראקציה עצמית של אובייקט עדשת הכבידה החזקה JWST-ER1."
המחקר נתמך על ידי קרן ג'ון טמפלטון ומשרד האנרגיה האמריקאי.
