צוות בינלאומי של אסטרונומים, בראשות חוקרים קנדים מאוניברסיטת קולומביה הבריטית, גילה משהו שלא היה אמור להיות ביקום: צביר גלקסיות בוער בגז חם נוצר רק 1.4 מיליארד שנים לאחר המפץ הגדול.
התגלית המפתיעה, שעמדה בלב המחקר שהתפרסם בכתב העת Nature, מערערת את המודלים הנוכחיים על היווצרות צבירי גלקסיות. לפי המודלים הקיימים, התרחשות שכזו מתקיימת רק בצבירי גלקסיות בוגרים ויציבים יותר בהמשך חיי היקום.
החוקרים הציצו כ-12 מיליארד שנים אחורה בזמן והתמקדו בצביר גלקסיות צעיר בשם SPT2349-56. לשם כך, צוות המחקר השתמש במערך המילימטרים/תת-מילימטרים הגדול של אטקמה, הידוע יותר בשם ALMA – מתקן תצפית אסטרונומי מהמתקדמים בעולם, הממוקם בגובה של 5,000 מטרים במדבר אטקמה שבצ'ילה.
צביר צעיר זה הוא עצום יחסית לגילו, עם ליבה שקוטרה כ-500 אלף שנות אור, בדומה לגודל ההילה שמקיפה את שביל החלב. הוא מכיל יותר מ-30 גלקסיות פעילות ויוצר כוכבים מהר יותר מפי 5,000 מהגלקסיה שלנו, והכל באזור קומפקטי מאוד. כל זה מזרים אנרגיה רבה לגז המתפזר בין הגלקסיות בצביר, מה שהוביל להתחממותו לרמה לא צפויה מוקדם כל כך בתולדות היקום.
מחברי המחקר נעזרו באפקט סונייב-זלדוביץ' (על שם האסטרופיזיקאי והקוסמולוג הסובייטי-רוסי ראשיד סונייב והפיזיקאי הסובייטי-יהודי יעקב זלדוביץ'), שיכול לעזור למדענים לחשב את האנרגיה התרמית של הגז הקיים בין הגלקסיות של צביר נתון. "הבנת צבירי גלקסיות היא המפתח להבנת הגלקסיות הגדולות ביותר ביקום", אמר ד"ר צ'פמן. "גלקסיות מסיביות אלה שוכנות בעיקר בצבירים, והאבולוציה שלהן מושפעת במידה רבה מהסביבה החזקה מאוד של הצבירים כשהם נוצרים, כולל התווך התוך-צבירי (הגז החם שנמצא בחלל שבין גלקסיות בתוך צבירי גלקסיות)".
המודלים הנוכחיים מצביעים על כך שמאגרי הגז העצומים היוצרים את התווך התוך-צבירי נאספים, ולאחר מכן מתחממים, על ידי אינטראקציות כבידה, כאשר צביר גלקסיות צעיר ולא יציב מתבגר וקורס פנימה למצב יציב. הממצא החדש מצביע על כך שהיווצרות זו נפיצה יותר וכי ייתכן שמדענים יצטרכו לחשוב מחדש על תהליך ההתפתחות של צבירי גלקסיות.
3 צפייה בגלריה
גז מולקולרי בתווך התוך-צבירי של צביר הגלקסיות SPT2349-56
(הדמיה: MPIfR/N.Sulzenauer/ALMA)
3 צפייה בגלריה
מערך המילימטרים/תת-מילימטרים הגדול של אטקמה, הידוע יותר בשם ALMA
(צילום: Jorge Saenz/AP)
"לא ציפינו לראות אטמוספרה כה חמה של צביר גלקסיות כל כך מוקדם בהיסטוריה הקוסמית", אמר המחבר הראשי של המחקר, דאז'י ג'ואו, דוקטורנט במחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת קולומביה הבריטית. "למעשה, בהתחלה הייתי סקפטי לגבי האות מכיוון שהוא היה חזק מדי מכדי להיות אמיתי. אבל לאחר חודשים של אימות, אישרנו שהגז הזה חם לפחות פי חמישה מהצפוי, ואפילו חם ואנרגטי יותר ממה שאנו מוצאים בצבירים רבים של ימינו".
לדבריו של ד"ר סקוט צ'פמן, מהמחלקה לפיזיקה ומדעי האטמוספרה באוניברסיטת דלהאוזי, ממצאי המחקר מעידים על קיומם של שלושה חורים שחורים על-מסיביים בצביר הגלקסיות שהתגלה ותוארך ליקום המוקדם. "שלושת החורים השחורים הללו שאבו כמויות עצומות של אנרגיה ועיצבו את הצביר הצעיר, הרבה יותר מוקדם ובצורה חזקה משחשבנו", אמר ד"ר צ'פמן, שנמנה על צוות המחקר בזמן שעבד במועצה הלאומית למחקר של קנדה.
כעת, מעוניינים החוקרים לגלות כיצד כל החלקים משתלבים יחד. "אנחנו רוצים להבין כיצד היווצרות הכוכבים, החורים השחורים הפעילים והאטמוספרה המחוממת יתר על המידה מקיימים אינטראקציה, ומה זה אומר על האופן שבו צבירי הגלקסיות הנוכחיים נבנו", אמר ג'ואו. "איך כל זה יכול לקרות בבת אחת במערכת כה צעירה וקומפקטית?".
