קנטאורוס A היא גלקסיה פעילה אליפטית ענקית במרחק 12 מיליון שנות אור. בליבו שוכן חור שחור עם מסה של 55 מיליון שמשות. תמונה מורכבת זו מציגה את הגלקסיה והמרחב הבין-גלקטי שמסביב בכמה אורכי גל שונים. פלזמת הרדיו מוצגת בכחול ונראה שהיא מקיימת אינטראקציה עם גז פולט קרני רנטגן חם (כתום) ומימן נייטרלי קר (סגול). עננים הפולטים חלפא (אדום) מוצגים גם מעל החלק האופטי הראשי של הגלקסיה שנמצא בין שני כתמי הרדיו הבהירים ביותר. ה'רקע' הוא באורכי גל אופטיים, מראה כוכבים בשביל החלב שלנו שנמצאים למעשה בחזית. קרדיט: קונור מאת'רן, אוניברסיטת לואיזיאנה סטייט (אופטי/חלפה), Kraft et al. (רנטגן), Struve et al. (HI), בן מקינלי, ICRAR/קרטין. (רָדִיוֹ).
זה משפיל כמו שזה מניע לחשוב על כמה אנחנו עדיין צריכים ללמוד על היקום. משתפי הפעולה שלי ואני זה עתה התמודדנו עם אחת התעלומות המתמשכות של האסטרופיזיקה: כיצד יכולות להיווצר גלקסיות אליפטיות מסיביות.
כעת, לראשונה, יש לנו ראיות תצפיתיות מוצקות שנותנות תשובה. התוצאות שלנו פורסמו לאחרונה בטֶבַע.
ביקום של ימינו ליפול לתוךשתי קטגוריות רחבות. ישנן גלקסיות ספירליות, כמו שביל החלב שלנו, שעשירות בגז ויוצרות ללא הרף כוכבים בדיסק מסתובב. ישנן גם גלקסיות אליפטיות, שהן גדולות וכדוריות ולא שטוחות, בדומה לכדור רוגבי. האחרונים אינם מייצרים כוכבים חדשים אלא נשלטים על ידי כוכבים שנוצרו לפני יותר מ-10 מיליארד שנים.
היווצרות של גלקסיות אליפטיות כבר מזמן קשה להסביר עם מודלים קוסמולוגיים המתארים את התפתחות היקום מלעכשיו. אחד האתגרים הוא שהיווצרות כוכבים בעידן שבו נוצרו גלקסיות אליפטיות (לפני 10 מיליארד עד 12 מיליארד שנים) הייתהחשב להתרחש בתוך דיסקים מסתובבים גדולים, בדומה לשביל החלב שלנו.
אז איך שינו הגלקסיות את צורתן מדיסקים שטוחים לגלקסיות אליפטיות תלת מימדיות?
תצפיות עם עלמה
על ידי ניתוח נתונים מ-Atacama מערך מילימטר/תת-מילימטר גדול (Alma), זיהינו את אתרי הלידה של גלקסיות אליפטיות ענקיות. גילינו שגלקסיות אליפטיות מקומיות יכולות להיווצר באמצעות פרקי היווצרות כוכבים אינטנסיביים וקצרי מועד מוקדם ביקום, בניגוד להתחלה כדיסק מסתובב ולהיות אליפטי יותר עם הזמן.
המחקר שלנו בדק את התפלגות האבק ביותר מ-100, שאנו יודעים שיצרו הרבה כוכבים עוד כשהיקום היה בין 2.2 מיליארד ל-5.9 מיליארד שנים. אבק מצביע על נוכחות גז - החומר שממנו נוצרים כוכבים חדשים - ומאפשר לנו לחקור את האזורים בגלקסיה שהם פעילים.
באמצעות טכניקת תצפית חדשה, מצאנו שהאבק בגלקסיות הרחוקות הללו הוא קומפקטי ביותר ואינו מה שציפינו מגלקסיות בצורת דיסק שטוח. יתר על כן, הצלחנו להסיק את הגיאומטריה התלת מימדית של האזורים פולטי האבק. ניתוח זה מצביע על כך שרוב המוקדמותהיו למעשה כדוריים ולא בצורת דיסק. למעשה, הם דומים מאוד לצורתן של גלקסיות אליפטיות לידנו כיום.
לאחר מכן השתמשנו בהדמיות מחשב קוסמולוגיות כדי לפרש את תוצאות התצפית ולהבין את המנגנונים הפיזיקליים שעשויים לגרום לאבק ולגז לשקוע במרכזן של הגלקסיות הרחוקות, היוצרות כוכבים.
הניתוח שלנו מגלה שהפעולה בו-זמנית של זרמי גז קר זורמת מהגלקסיות שמסביב יחד עםיכול להוביל גז ואבק לתוך ליבות קומפקטיות ויוצרות כוכבים בתוך הגלקסיות הללו. ההדמיות גם מראות לנו שתהליך זה היה נפוץ ביקום המוקדם, מה שמספק הסבר מרכזי להיווצרות מהירה של גלקסיות אליפטיות.
הממצאים שלנו מוסיפים חלק מכריע לפאזל הזה, ומקדמים את ההבנה שלנו לגבי היווצרות הגלקסיות והאבולוציה.
טכניקת תצפית חדשה
גילוי זה התאפשר בזכות טכניקה חדשה לניתוח תצפיות ALMA. נתוני ALMA שונים מהתמונות שאנו רגילים לראות מהן. למעשה, ALMA פועלת על ידי שילוב אותות ממספר אנטנות הפועלות יחד כטלסקופ ענק אחד.
טכניקה זו ידועה כאינטרפרומטריה, ובעוד היא מאפשרת להשיגשל גלקסיות רחוקות, ניתוח הנתונים מורכב יותר מאשר עבור תמונות אופטיות מסורתיות. הטכניקה החדשה שלנו מאפשרת מדידות מדויקות יותר של פיזור האבק בהשוואה לשיטות קודמות, ומציעה התקדמות משמעותית בתחום זה.
למחקר זה השתמשנו בארכיון,נתוני ALMA בגישה פתוחהשנצברו במשך מספר שנים. זה מדגיש את הכוח של נתונים בקוד פתוח, שבו מדענים חולקים את הממצאים שלהם, ושיתופי פעולה ברחבי העולם בהנעת פריצות דרך מדעיות.
תצפיות עתידיות עםואוקלידסטלסקופי חלל ימפו עוד יותר את תפוצת הכוכבים באבות הקדמונים הרחוקים של הגלקסיות האליפטיות של ימינו. ואתטלסקופ גדול במיוחד, עם המראה ברוחב 39 מטרים, תספק פרטים חסרי תקדים של הליבות היוצרות כוכבים בגלקסיות רחוקות.
בנוסף, תצפיות חדות יותר של דינמיקת גז עם ALMA וה-טלסקופ גדול מאודיחשוף כיצד הגז נע לעבר מרכזי הגלקסיות, מזין את היווצרות הכוכבים ומעצב את הגלקסיות שאנו רואים כיום.
The Conversation הוא ארגון חדשות ללא מטרות רווח המוקדש לפתיחת הידע של מומחים אקדמיים לציבור. צוות ה-Conversation של 21 עורכים עובד עם חוקרים כדי לעזור להם להסביר את עבודתם בצורה ברורה וללא ז'רגון.
