הגלקסיות העתיקות ביותר ביקום צפות רק מחוץ לחלב

זה קל לחיות ליד מישהו במשך זמן רב מאוד בלי ללמוד הרבה עליהם, אבל לפעמים השכנים שלנו יכול להתברר להיות הרבה יותר מעניין ממה שאנחנו מניחים, במיוחד כאשר הם שלנו גלקטי שכנים. זה עשוי להתברר שיש להם סיפורים גדולים לספר - או שהם הגלקסיות העתיקות ביותר בעולם היקום. והיי, אתה לא יודע את זה, זה בדיוק מה שקרה כאשר צוות בינלאומי של אסטרונומים התבונן מקרוב בגלקסיות הקלושות המקיפות את הגלקסיה שלנו, שביל החלב.

במאמר שפורסם ביום חמישי אסטרופיסיקל ג'ורנל, אסטרונומים במרכז הארוורד סמיתסוניאן לאסטרופיסיקה והמכון לקוסמולוגיה חישובית באוניברסיטת דורהם שבבריטניה מעידים על כך שהגלקסיות הננסיות סביבנו הן חלק מהוותיקות ביותר ביקום. הגלקסיות הקטנות והעמומות האלה הן מעל 13 מיליארד שנה, לאחר שיצרו בסוף מה שנקרא "ימי הביניים החשוכים" של היקום, כאשר החומר התקרר במשך כמאה מיליון שנים לאחר המפץ הגדול.

אבל זה לא היה אפילו מה שהם מחפשים.

"זה היה משהו של תגלית מתרפסת ברמה כלשהי, כי התחלנו את הפרויקט בתקווה לעשות משהו אחר, שבסופו של דבר הוא ספר את מספר הגלקסיות הקטנות סביב גלקסיות של שביל החלב", אמר סונאק בוס, Ph.D. פוסט דוקטורט במרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיסיקה הפוך. "זה היה תרגיל פשוט לספור."

בוס ועמיתיו בחנו את "פונקציית הזוהר" של גלקסיות הגמדים האלה, המדד המתאר את התפלגות הבהירות באשכול של אובייקטים - כמה גלקסיות של בהירות מסוימת קיימות - תוך שימוש במודל Lambda Cold Dark Matter, מודל הקוסמולוגיה. במילים פשוטות, הפונקציה זוהר היא דרך לתאר גלקסיות או אשכולות כוכבים אחרים זה הרבה יותר קל מאשר לתאר כל כוכב בודד במסה. כאשר הם גרפו את הפונקציה הזוהרת של שכנינו הגלקטיים הקלושים, גילו בוסה ועמיתיו שהגלקסיות עקבו אחרי עקומה חלקה, שבה היו חלשים יותר ופחות בהירים.

משפט המפתח כאן, אם כי, הוא "די הרבה".

"זה היה למעשה קו ישר עם משהו שקוע בו, מעין עמק", אומר בוס. "אז אחרי כמה ניסויים, הבנו מה מתאים תכונה זו היא קנה המידה שבו הגלקסיות המעבר מאלה שנוצרו מוקדם מאוד, לקראת סוף מה שנקרא הגילאים המוקדמים, ואת אלה שנוצרו הרבה יותר מאוחר." מילים, הם הבינו כי הטבילה הזאת בחלוקת גלקסיות בהירות ועמומות חילקה את הגלקסיות הוותיקות מהגלקסיות הצעירות יותר, מגמה התואמת את מודל ה- LCDM, שאמרה להם שהן על משהו.

"זה היה מפתיע עד כמה המודלים שלנו הסכימו עם הנתונים!" אליס דייסון, Ph.D., עמית החברה המלכותית אוניברסיטת המחקר בבית הדין הפלילי הבינלאומי ואחד מחברי המחקר של המחקר, אומר הפוך. אבל כמובן, היא מציינת שהם צריכים לוודא שהם צודקים. "התגובה הראשונית שלנו היתה אופטימית זהירה, והרבה בדיקות!"

לאחר ניתוח נוסף, החוקרים הגיעו למסקנה שהגלקסיות הקטנות והקטנות יותר יצרו בוודאי הרבה יותר מאלה שהתרחשו לאחרונה. מכיוון שכוכבים בגלקסיות מייצרים הרבה גרוטאות אטומיות וזיהום כאשר הם מתים בסופרנובות, אם הכוכבים הפסיקו להרכיב לפני זמן רב, לגלקסיות הביתיות שלהם יש פחות גרוטאות מהסופרנובות שבתוכם, מה שהופך אותם למעמקים יותר מגלקסיות שנוצרו לאחרונה. היה חומר רב יותר להיגרר מגלקסיות אחרות וסופרנובות.

"אנו מוצאים כי הגלקסיות הישנות נוטות להיות פחות מסיביות בכמה כוכבים יש להן", אומר בוז. "זה נותן לך את התמונה הזאת שבה גלקסיות קטנות יוצרות צורות גדולות וגדולות יותר מאוחר מהמיזוג של דברים קטנים רבים".

גם בוס וגם דייסון מקפידים לציין שלא לגלות אלה גלקסיות עתיקות, אבל הם פשוט זיהו אותם כמה הישן של היקום. עם זאת, זה עניין גדול, כי תצפיות ישירות אלה מאשרים כי מודל ה- LCDM של היקום סביר נכון, כלומר פונקציה זוהר יכול להיות דרך אמינה באופן סביר לספר את הגיל של גלקסיה.

כעת, לאחר שזיהו את הגלקסיות הישנות הללו, החוקרים יכולים להביט בהם ביתר עיון כדי ללמוד על תנאי היקום המוקדם.

"אנחנו רוצים לחקור כיצד אנו יכולים להשתמש אלה גלקסיות ננס זעירים כדי ללמוד יותר על היקום המוקדם", אומר Deason. לדוגמה, מה יכולים המאפיינים שלהם (למשל גדלים, הרכב כימי) לספר לנו על השלבים המוקדמים הקריטיים האלה של היווצרות גלקסיות?