(קרדיט: אוניברסיטת וואסדה)
טוקיו -דמיינו לעצמכם מטרופולין קוסמי רחב ידיים שבו גלקסיות עתיקות מתקבצות יחד כמו גורדי שחקים בעיר ניו יורק. הערים הגלקטיות הללו טומנות בחובן תופעה מסתורית: תושביהן הגדולים ביותר הפסיקו לצמוח באופן מסתורי, המפעלים שלהן ליצירת כוכבים נסגרו מזמן. כעת, הודות לטלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) של נאס"א, ייתכן שהאסטרונומים תפסו את האשם על חם - חורים שחורים סופר-מסיביים הפועלים כמתגי הרג קוסמיים.
מחקר חדש שפורסם ב-הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה: מכתביםחשפה עדויות משכנעות כיצד הענקים הקוסמיים הללו עשויים להשפיע על התפתחות הגלקסיות. על ידי בחינת "פרוטוצביר" עתיק בשם Spiderweb - בעצם צביר גלקסיות בבנייה- חוקרים היו עדים לחורים שחורים שככל הנראה משביתים את היווצרות הכוכבים בגלקסיות המארחות שלהם.
בהנחיית פרופסור חבר רית'ם שימאקאווה מאוניברסיטת וואסדה ביפן, נעשה שימוש בצוות בינלאומילחקור 19 גלקסיות מסיביות בתוך חדר הילדים הקוסמי הרחוק הזה. מה שהופך את המחקר הזה למרתק במיוחד הוא התזמון שלו – החוקרים צופים בגלקסיות הללו בתקופת השיא של היווצרות כוכבים של היקום, כאשר הבנייה הקוסמית הייתה בעיצומה.
הצוות השווה בין שני סוגים של גלקסיות: אלה שמכילותואלה בלי. באמצעות ראיית האינפרא אדום המהפכנית של ווב, הם עקבו אחר התפלגות של סוג מסוים של פליטת מימן בשם Paschen-beta, המשמשת כמגדלור שמימי המציין היכן נולדים כוכבים.
התוצאות ציירו תמונה ברורה.ללא חורים שחורים פעילים הציגו היווצרות כוכבים בריאה בכל שכונות הכוכבים שלהם, בדומה לעיר משגשגת עם בנייה מתרחשת בכל מחוז. עם זאת, מקביליהם עם חורים שחורים פולטי רנטגן הראו היווצרות כוכבים מופחתת באופן דרמטי באזורים החיצוניים שלהם, כאילו ההתפתחות נעצרה בכל מקום מלבד הליבה במרכז העיר.
דפוס זה מרמז על כךעשויים לפעול כמו נציבי אזורים קוסמיים, המסדירים היכן ומתי יכולים להיווצר כוכבים בטריטוריות הגלקטיות שלהם. זהו תהליך שאסטרונומים מכנים "משוב AGN", שבו גרעינים גלקטיים פעילים - האזורים הבוערים סביב הזנת חורים שחורים - משפיעים על התפתחות הגלקסיות המארחות שלהם באמצעות תפוקות אנרגיה עוצמתיות.
הממצאים משמעותיים במיוחד מכיוון שהם עוזרים להסביר אחד מהם: כיצד הגלקסיות האליפטיות המסיביות שאנו רואים בצבירי הגלקסיות של ימינו מתפתחות ממערכות פעילות יוצרות כוכבים לגלקסיות שקטות "בדימוס"? התשובה, כך נראה, עשויה להיות טמונה בהשפעת החורים השחורים המרכזיים שלהם.
"פרוטוקלוסטר Spiderweb נחקר על ידי הצוות שלנו במשך יותר מ-10 שנים באמצעות טלסקופ סובארו ומתקנים אחרים. עם נתוני ה-JWST החדשים, אנו יכולים כעת 'לענות על השאלות' של הבנה וחיזוי היווצרות גלקסיות שצברנו", אומר ד"ר שימאקאווה בהודעה מהאוניברסיטה.
סיכום נייר
מֵתוֹדוֹלוֹגִיָה
החוקרים השתמשו במכשיר NIRCam של Webb כדי לצפות באורכי גל ספציפיים של אור אינפרא אדום התואמים לקו פליטת Paschen-beta, שנמתח על ידי התפשטות היקום כדי להופיע באינפרא אדום ולא באור נראה. הם השוו תצפיות אלה עם תמונות שצולמו באורכי גל שונים במקצת כדי למדוד הן את פעילות היווצרות הכוכבים והן את ההתפלגות הבסיסית של כוכבים קיימים. על ידי ערימת תמונות של גלקסיות מרובות יחד, הם יכולים ליצור תמונות מורכבות ברורות יותר של איך נראות גלקסיות טיפוסיות עם ובלי חורים שחורים פעילים.
תוצאות מפתח
המחקר מצא כי לגלקסיות עם חורים שחורים פולטי רנטגן הייתה פי שלושה פחות היווצרות כוכבים מאשר למקבילותיהן ללא חורים שחורים פעילים. בעוד שגלקסיות יוצרות כוכבים רגילות הראו עדויות להיווצרות כוכבים במרחק של עד כ-8,000 שנות אור ממרכזיהן, גלקסיות עם חורים שחורים פעילים הראו היווצרות כוכבים מינימלית מעבר לאזורים המרכזיים שלהן.
מגבלות לימוד
המחקר התמקד בפרוטוקלוסטר בודד, כך שהתוצאות עשויות לא להיות מייצגות את כל סביבות הגלקסיות. בנוסף, החוקרים לא יכלו למדוד את מסות החורים השחורים ישירות, מה שאילץ אותם להשתמש בשיטות עקיפות כדי להעריך את השפעת החורים השחורים. גם גודל המדגם של 19 גלקסיות קטן יחסית, אם כי משמעותי עבור עצמים מרוחקים כל כך.
דיון והנחות
מחקר זה מספק כמה מהראיות הברורות ביותר עד כה לאופן שבו חורים שחורים עשויים להשפיע על התפתחות הגלקסיות. המחקר מצביע על כך שגלקסיות בעלות התפלגות מסה מרוכזת יותר ("פוטנציאל כוכבים") גבוהים יותר נוטות להראות היווצרות כוכבים מופחתת כאשר הן מכילות חורים שחורים פעילים. זה עשוי להצביע על כך שגלקסיות אלו חוו יותר פעילות של חורים שחורים במהלך ההיסטוריה שלהן, מה שהוביל להשפעות מצטברות יותר על היווצרות הכוכבים שלהן.
מימון וגילויים
המחקר נתמך על ידי מוסדות מרובים, כולל אוניברסיטת Waseda, MEXT/JSPS KAKENHI ותוכניות מחקר אירופאיות שונות. המחקר השתמש בנתונים מטלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א, המופעל על ידי המכון למדע טלסקופ החלל. התצפיות היו חלק מתוכנית Cycle-1 של JWST, והנתונים זמינים לציבור דרך ארכיון Barbara A. Mikulski for Telescopes Space (MAST).
StudyFinds יוצאת למצוא מחקר חדש שמדבר לקהל המוני - בלי כל הז'רגון המדעי. הסיפורים שאנו מפרסמים הם גרסאות מחקר מסוככות לעיכול שנועדו ליידע את הקורא וגם לעורר ויכוח אזרחי ומשכיל. מאמרי צוות StudyFinds נעזרים בבינה מלאכותית, אך תמיד נבדקים ונערכים ביסודיות על ידי איש צוות של Study Finds. קרא את מדיניות הבינה המלאכותית שלנו למידע נוסף.
