ביום הזה לפני שלוש שנים, היינו עדיםההשקה כוססת הציפורנייםשל טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST), הטלסקופ הגדול והחזק ביותר שבני אדם שלחו אי פעם לחלל.
זה לקח 30 שנה לבנות, אבל בשלוש שנות פעילות קצרות, JWST כבר חולל מהפכה בתפיסה שלנו על הקוסמוס.
הוא חקר את מערכת השמש שלנו, חקר את האטמוספרות של כוכבי לכת מרוחקים בחיפוש אחר סימני חיים וחקר את המעמקים הרחוקים ביותר כדי למצוא את הכוכבים והגלקסיות הראשונים שנוצרו ביקום.
הנה מה ש-JWST לימד אותנו על היקום המוקדם מאז השקתו - ועל התעלומות החדשות שהוא חשף.
מפלצות כחולות ומפחידות
JWST דחף את הגבול של כמה רחוק אנחנו יכולים להסתכל לתוך היקום כדי למצוא את הכוכבים והגלקסיות הראשונים. עם האטמוספרה של כדור הארץ, מיקומו בחלל מאפשר תנאים מושלמים להציץ אל מעמקי הקוסמוס עם אור אינפרא אדום.
השיא הנוכחי של הגלקסיה הרחוקה ביותר שאושר על ידי JWST מתוארך לתקופה שבה היקוםהיה בן כ-300 מיליון שנה בלבד. באופן מפתיע, בתוך חלון הזמן הקצר הזה, הגלקסיה הזו הצליחה ליצור בערך פי 400 מיליון מהמסה של השמש שלנו.
זה מצביע על כך שהיווצרות כוכבים ביקום המוקדם הייתה יעילה ביותר. והגלקסיה הזו היא לא היחידה.
כאשר גלקסיות גדלות, הכוכבים שלהן מתפוצצים ויוצרים אבק. ככל שהגלקסיה גדולה יותר, כך יש בה יותר אבק. אבק זה גורם לגלקסיות להיראות אדומות מכיוון שהוא סופג את האור הכחול. אבל הנה המלכוד: JWST הראה שהגלקסיות הראשונות האלה בהירות ומסיביות להחרידוכחול מאוד, ללא סימן לאבק כלשהו. זו חידה אמיתית.
ישנן תיאוריות רבות להסביר את הטבע המוזר של הגלקסיות הראשונות הללו. האם יש להם כוכבים ענקיים שפשוט קורסים בגלל כוח הכבידה מבלי לעבור פיצוצי סופרנובה מסיביים?
או שיש להם פיצוצים כל כך גדולים שכל האבק נדחק הרחק מהגלקסיה וחושף ליבה כחולה נטולת אבק? אולי האבק נהרס בגלל הקרינה העזה מהכוכבים האקזוטיים המוקדמים האלה - אנחנו פשוט לא יודעים עדיין.
כימיה יוצאת דופן בגלקסיות מוקדמות
הכוכבים המוקדמים היו אבני הבניין העיקריות של מה שהפך בסופו של דבר לחיים. היקום התחיל עם מימן, הליום וכמות קטנה של ליתיום בלבד. כל שאר היסודות, מהסידן בעצמותינו ועד החמצן באוויר שאנו נושמים, נרקמו בליבות הכוכבים הללו.
JWST גילה את זהלגלקסיות מוקדמות יש גם מאפיינים כימיים יוצאי דופן.
הם מכילים כמות משמעותית של חנקן, הרבה יותר ממה שאנו רואים בשמש שלנו, בעוד שרוב המתכות האחרות קיימות בכמות נמוכה יותר. זה מצביע על כך שהיו תהליכים ביקום המוקדם שעדיין לא הבנו עד הסוף.
JWST הראה שהמודלים שלנו של האופן שבו כוכבים מניעים את האבולוציה הכימית של גלקסיות עדיין לא שלמים, כלומר אנחנו עדיין לא מבינים לגמרי את התנאים שהובילו לקיומנו.
(עיבוד מתוך Castellano et al., 2024כתב העת האסטרופיזי; צוותי JWST-GLASS ו-UNCOVER)
דברים קטנים שסיימו את הוויכוחים האפלים הקוסמיים
באמצעות צבירי גלקסיות מסיביים כמשקפי מגדלת ענקיים, המצלמות הרגישות של JWST יכולות גם להציץ עמוק לתוך הקוסמוסלמצוא את הגלקסיות הקלות ביותר.
דחפנו עוד יותר כדי למצוא את הנקודה שבה הגלקסיות הופכות כל כך חלשות, שהן מפסיקות ליצור כוכבים לחלוטין. זה עוזר לנו להבין את התנאים שבהם מסתיימת היווצרות הגלקסיה.
JWST עדיין לא מצא את הגבול הזה. עם זאת, הוא חשף גלקסיות חלשות רבות, הרבה יותר מהצפוי, פולטות פי ארבעה מהפוטונים האנרגטיים (חלקיקי האור) שציפינו.
התגלית מעידה כי ייתכן שהגלקסיות הקטנות הללו מילאו תפקיד מכריעסיום "העידנים האפלים" הקוסמייםלא הרבה אחרי ה.
המקרה המסתורי של הנקודות האדומות הקטנות
התמונות הראשונות של JWST הביאו לעוד תגלית דרמטית ובלתי צפויה. היקום המוקדם מאוכלס בשפע של "נקודות אדומות קטנות": מקורות צבע אדום קומפקטיים ממקור לא ידוע.
בתחילה חשבו שכןגלקסיות סופר-צפופות מסיביות שלא אמורות להיות אפשריות, אבל תצפיות מפורטות בשנה האחרונה חשפו שילוב של תכונות תמוהות וסותרות.
גז מימן בהיר פולט אור במהירויות עצומות, אלפי קילומטרים לשנייה, אופייני לגז שמתערבל סביב סופר-מאסיבי.
תופעה זו, הנקראת גרעין גלקטי פעיל, מעידה בדרך כלל על אטירוף האכלהשבו חור שחור סופר מסיבי זולל את כל הגז שסביבו, גדל במהירות.
אבל אלה אינם גרעינים גלקטיים פעילים ממגוון הגנים שלך. בתור התחלה: הם אינם פולטים שום קרני רנטגן שניתן לזהות, כפי שמצופה בדרך כלל. אפילו יותר מסקרן, נראה שיש להם תכונות של אוכלוסיות כוכבים.
האם הגלקסיות הללו יכולות להיות גם כוכבים וגם גרעינים גלקטיים פעילים בו-זמנית? או איזה שלב אבולוציוני באמצע? לא משנה מה הם, הנקודות האדומות הקטנות כנראה הולכות ללמד אותנו משהו על הלידה של שתיהן סופר-מסיביותומככבים בגלקסיות.
הגלקסיות המוקדמות באופן בלתי אפשרי
כמו גם גלקסיות מוקדמות תוססות במיוחד,JWST מצא גם גופות מתות מאוד: גלקסיות ביקום המוקדם שהן שרידים של היווצרות כוכבים אינטנסיבית עם עלות השחר הקוסמית.
הגופות הללו נמצאו על ידי האבל וטלסקופים קרקעיים, אבל רק ל-JWST היה הכוח לנתח את האור שלהם כדי לחשוף כמה זמן הם מתים.
הוא חשף כמה גלקסיות מסיביות במיוחד (מאסיביות כמו שביל החלב שלנו היום ועוד) שנוצרו ב-700 מיליון השנים הראשונות של ההיסטוריה הקוסמית. המודלים הנוכחיים של היווצרות הגלקסיות שלנו לא יכולים להסביר את העצמים האלה - הם גדולים מדי ונוצרים מוקדם מדי.
קוסמולוגים עדיין מתלבטים אם ניתן לכופף את המודלים כך שיתאימו (לדוגמה, אולי היווצרות כוכבים מוקדמת הייתה יעילה ביותר) או שמא עלינו לשקול מחדש את האופי שלוכיצד היא מולידה עצמים מתמוטטים מוקדם.
JWST תציג הרבה יותר מהאובייקטים הללו בשנה הבאה ותלמד את הקיימים בפירוט רב יותר. כך או כך, נדע בקרוב.
מה הלאה עבור JWST?
רק בשלבים הראשונים שלו, הטלסקופ חשף חסרונות רבים של המודלים הנוכחיים שלנו של היקום. בזמן שאנחנו משכללים את הדגמים שלנו כדי לתת מענה לעדכונים ש-JWST הביא לנו, אנחנו הכי נרגשים מהלא ידועים.
הנקודות האדומות המסתוריות הסתתרו מעינינו. מה עוד משתהה במעמקי הקוסמוס? JWST יספר לנו בקרוב.
Themiya Nanayakkara, מדען במרכז הנתונים האוסטרלי ג'יימס ווב,אוניברסיטת סווינבורן לטכנולוגיה;איבו לאבה, עמית עתיד של ARC / פרופסור חבר,אוניברסיטת סווינבורן לטכנולוגיה, וקארל גלזברוק, עמית חתן פרס ARC ופרופסור מכובד, המרכז לאסטרופיזיקה ומחשוב-על,אוניברסיטת סווינבורן לטכנולוגיה
מאמר זה פורסם מחדש מהשיחהתחת רישיון Creative Commons. קרא אתמאמר מקורי.
