מרגלים של האבל גלקסיות קלושות, שופעות ביקום המוקדם

האבל הבחין ביותר ממאה גלקסיות קטנות וקלושות ביקום הצעיר, שכיחות כמו ארנבות אבק אך בעבר היו מחוץ להישג ידם של אפילו הטלסקופים הטובים ביותר.

אסטרונומים המשתמשים בטלסקופ החלל האבל הבחינו בגלקסיות הקלשות ביותר שעדיין ביקום הרחוק. התוצאה איננה רק ערך חדש בספר השיאים של גינס ; זה גם שופך אור על תקופה שהובנו היטב בהיסטוריה המוקדמת של הקוסמוס שלנו.

האבל צופה באשכול הגלקסיה MACS 0416, המשמש כעדשת כבידה להגדלת גלקסיות רקע רחוקות יותר. ציאן מסמן את התפלגות המסה באשכול, בעיקר בצורה של חומר אפל. מגנטה מדגישה את מידת הגדלת גלקסיות הרקע, הקשורה להתפלגות המונים.
צוות STScI / NASA / CATS / R. Livermore (UT אוסטין)

לטענת רחל ליברמור (אוניברסיטת טקסס, אוסטין), הגלקסיות הללו פולטות פחות ממאה מכביש החלב בזוהר; העמום שבהם הוא פי 2, 000 יותר קלוש מהגלקסיה שלנו. הן הם מבשרי מערכות גמדים כמו גלקסיית הפורנקס הסמוכה, ”היא אומרת.

ליברמור ועמיתיה מצאו 167 גלקסיות קלושות בין משמרות אדומות של 5.3 ל- 8.8, כך שהאור שלהם עבר בין 12.6 ל- 13.1 מיליארד שנה לכדור הארץ. בדרך כלל, אפילו האבל לעולם לא יצליח להבחין בהם: האבל יכול לגלות אובייקטים בגודל 31, אך השילוב בין קלושו המהותי של העצמים הללו בתוספת המרחק המדהים שלהם מציב אותם מהישג ידם של האבל. הם התגלו רק מכיוון שהעדשת הכבידה הגבירה את בהירותם.

במהלך השנים האחרונות הסתכל האבל על שישה אשכולות גלקסיות מאסיביות במה שמכונה תוכנית Frontier Fields (ראו גיליון Sky & Telescope בינואר 2015). אסטרונומים מחפשים גלקסיות קלושות ברקע של אשכולות אלה, ועושים שימוש בעובדה שכוח המשיכה של מקבץ החזית מעצים את תמונות הגלקסיות המרוחקות. ככל שההגדלה חזקה יותר, כך הגלקסיות יכולות להיות קלות יותר.

עם זאת יש בעיה: ההגדלה המיוצרת על ידי עדשות הכבידה היא החזקה ביותר באזורים המרכזיים של אשכול החזית. אבל זה גם המקום בו גלקסיות האשכול בהירות וצפופות זו בזו. כל גלקסיות רקע מוגדלות מוצפות באור חזית זה.

יחד עם עמיתה סטיבן פינקלשטיין (גם באוניברסיטת טקסס, אוסטין) והחוקרת הראשית של Frontier Fields, ג'ניפר לוטז (המכון למדעי הטלסקופ החלל), הצליחה ליוורמור לסנן את אור גלקסיות החזית בשני אשכולות שדה פרונטי: Abell 2744, בפסל הקונסטלציה, המכונה גם אשכול פנדורה, וב- MACS 0416.1-2403 בערידנוס.

מבט דומה לאשכול הגלקסיה Abell 2744, שם ציאן ומגנטה שוב מדגישים את התפלגות ההמונים וההגדלה, בהתאמה.
צוות STScI / NASA / CATS / R. Livermore (UT אוסטין)

"השתמשנו בטכניקה המכונה פירוק גלגלים", מסביר ליברמור. "אתה בעצם מנתח תמונה על הרבה סולמות פיזיים אפשריים כדי לבודד את המבנים הגדולים ביותר. זה קצת דומה לאופן שבו דחיסת תמונות עובדת, או לטכניקה שמאחורי אוזניות מבטלות רעש. "פירוק הגלים שימש בעבר באסטרונומיה, אך לא למטרה מסוימת זו, היא מוסיפה.

כמה מגלקסיות הרקע הקלושות שניתוח זה חשף מוגדלות על ידי גורם של 50 או 60. "הן עד מאה פעמים פחות זוהרות מהגלקסיות הקלשות ביותר שנצפו בשדה האולטרה העמוק של האבל" [ללא פענוח], "אומר ליברמור.

ויש רבים מהם - האבל רואה סוף סוף את הגלקסיות הנפוצות ביותר מתקופת זמן זו. בזכות השילוב של עדשות כבידה, הרגישות חסרת התקדים של האבל, וטכניקת הגלים של הצוות, יש לאסטרונומים תמונה טובה יותר של כמה אור הגלקסיות הללו נפלטות כאוכלוסייה.

בפרט, כפי שמציינים המחברים בכתב העת Astrophysical ב -1 בפברואר, יש כעת הוכחות חזקות לכך שהגלקסיות הקטנות והקלושות הללו פעלו כמקור חשוב ביקום הצעיר - למרות שהגלקסיות הפחות מאסיביות פלטו פחות אור, הן פיצו עבור זה לפי מספרם העצום.

אלה חדשות טובות עבור הקוסמולוגים שמנסים להבין את מה שמכונה "אפוך מחדש-מחדש": כמה מאות מיליוני שנים לאחר המפץ הגדול, אטומי מימן ניטרליים במרחב הבין-גלקטי התייקרו, ואיבדו את האלקטרון היחיד שלהם בגלל קרינה אולטרה-סגולה אנרגטית. (זה נקרא אי-יוניזציה מחודשת מכיוון שמימן היה גם במצב מיונן ממש לאחר המפץ הגדול, לפני שהיקום התקרר והחשך.) עם זאת, הפרטים של תהליך ההחלמה מחדש הם רישומים.

כך יכול היה להיראות יקום התינוקות כאשר אור אולטרה סגול מגלאקסיות צעירות החל ליצור "קרחות" מיוננות בערפל הקוסמי האפלולי של גז מימן:

קרדיט: ESO / L. Calçada

בעבר מדענים לא הצליחו להסכים על המקור העיקרי לקרינה האנרגטית. האור אולי הגיע מהדור הראשון של הכוכבים באוכלוסייה אדירה של גלקסיות קטנות ויצרו בדיוק, או קוואזרים נדירים אך זוהרים במיוחד, המופעלים על ידי חורים שחורים סופר-מסיביים, יכלו לספק את הקרינה. התרחיש הקודם נראה כעת כמבטיח ביותר: לדברי ליברמור ועמיתיו, גולם הגלקסיות הקלוש שלהם "תואם את מספר הגלקסיות הקלוש הנחוצות כדי להפיג מחדש את היקום."


למידע נוסף על פרויקט שדות Frontier Fieldes של טלסקופ החלל, קרא את גיליון Sky & Telescope בינואר 2015.