חוקרים ישראלים הראו לראשונה שגלקסיות בגודלה של "שביל החלב" נוצרו סביב קוואזרים ביקום המוקדם
קוואזר קרוב והגלקסיה שמסביבו. הגלקסיות הגדולות נדירות ביקום המוקדם
תצלום: נאס"א
אחת השאלות שמטרידות אסטרונומים החוקרים את היקום הצעיר היא כמה זמן עבר מאז המפץ הגדול, שהתרחש על פי הדעה המקובלת לפני כ-14 מיליארד שנים, ועד להיווצרותן של הגלקסיות הראשונות. על פי מאמר של שני חוקרים ישראלים, שפורסם בגיליון האחרון של כתב העת "Nature", התשובה היא - זמן קצר מאוד. רנן ברקנא מבית הספר לפיסיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב ואבי לייב מאוניברסיטת הרווארד בארה"ב מצאו לראשונה עדות ישירה להיווצרות גלקסיות בגודל של גלקסיית שביל החלב, כאשר היקום היה בן מיליארד שנה בלבד.
כדי ללמוד על היקום המוקדם, אסטרונומים חוקרים את העצמים הרחוקים ביותר - גלקסיות וקוואזרים שאורם מגיע לכדור הארץ מיליארדי שנה לאחר שנפלט. קוואזר, העצם השמימי הבהיר ביותר, הוא גוף הממוקם במרכז גלקסיה ובמרכזו יש חור שחור ענק. כמויות אדירות של גז נמשכות לעבר החור השחור, ובהשפעת כוח הכבידה העצום הגז נדחס ומתחמם. לפני שהגז נופל פנימה, הוא פולט קרינה עצומה. אף שבשל האור האדיר שפולט הקוואזר לא רואים את הכוכבים סביבו (למעט בגלקסיות קרובות לכדור הארץ), ההנחה היא שגם סביב קוואזרים קדומים נמצאות גלקסיות. אלא שעד כה לא נמצאה עדות ישירה לקיומן וגודלן לא נמדד.
מדענים סבורים שגלקסיות קטנות נוצרו בשלב מוקדם בחיי היקום ובמשך הזמן ספחו עוד ועוד חומר ויצרו גלקסיות גדולות יותר. התהליך הזה מצריך זמן, ולפיכך הדעה המקובלת היתה שבתנאים ששררו ביקום המוקדם לא יכול היה להיווצר מספר רב של גלקסיות גדולות. "גלקסיות גדולות כמו גלקסיית שביל החלב שלנו מאוד נדירות ביקום המוקדם", אומר ברקנא. "אלה שישנן נוצרו כנראה מאזור צפוף במיוחד, שבמשך מאות מיליוני שנים ספח אליו חומר רב. בסופו של דבר נוצר אזור צפוף, נדיר בגודלו - כמו הר החרמון במדינת ישראל, שבה יש הרים קטנים בלבד. גם חומר מרוחק יותר, שאינו חלק מהגלקסיה, חש בכוח המשיכה שלה והחל ליפול לעברה. נפילה זו היא חלק חשוב מהמודל המקובל של היווצרות הגלקסיות, אבל עד כה לא הצליחו להוכיח שהיא אכן מתרחשת", אומר ברקנא.
המחקר של החוקרים הישראלים התבסס על נתונים שנאספו בסקר קוואזרים שנערך בשנים האחרונות ושבו התגלו כמה קוואזרים קדומים. בכל אחד מן הקוואזרים נמדד הספקטרום, כלומר עוצמת האור באורכי גל (או צבעים) שונים. עוצמת האור מעידה על גילם של הקוואזרים ועל היסודות הכימיים הנמצאים סביבם. בחלק מהקוואזרים הספקטרום התבטא במאפיין מסוים שרוב החוקרים לא הקדישו לו תשומת לב מיוחדת. אלא שמתברר כי דווקא מאפיין זה מספק נדבך חשוב להבנת התארגנות הגלקסיות ביקום המוקדם, כפי שהראו ברקנא ולייב.
"מאפיין כזה מתקבל כאשר החומר שמרכיב את הגלקסיה מושך גז לעברה, והגז בולע חלק מהאור שנפלט מהקוואזר המצוי במרכז הגלקסיה. על סמך אותו מאפיין יכולנו לחשב את המהירות שבה נע הגז הנופל לעבר מרכז הגלקסיה, ומצאנו שהגז נע במהירות של כשני מיליון קילומטרים לשעה. המהירות הזאת מצביעה על כך שהגלקסיה המושכת את הגז גדולה בערך כמו גלקסיית שביל החלב".
מרגע שיודעים את גודל הגלקסיה מסביב לקוואזר, אפשר לחקור את הקשר בין הגלקסיה ובין החור השחור שבמרכזה. מחקרים רבים של גלקסיות קרובות לגלקסיה שלנו הראו שגלקסיות גדולות מכילות חורים שחורים גדולים ואילו גלקסיות קטנות מכילות חורים שחורים קטנים. חוקרים הניחו שאותו הקשר יישמר גם בחורים השחורים הרחוקים ביותר ביקום המוקדם. המחקר של ברקנא ולייב הוא העדות הראשונה לכך שקשר כזה אכן נשמר.
ברקנא ולייב יישמו את המודל שלהם על שני קוואזרים רחוקים שנצפו באיכות גבוהה במידה מספקת. בשני המקרים התברר כי סביב הקוואזרים הקדומים נוצרו גלקסיות גדולות כשהיקום היה בן מיליארד שנה בלבד. ברקנא מדגיש כי דרושות תצפיות של קוואזרים נוספים כדי לאמת את המודל ולהמשיך לפתחו.
<<
