פיצוץ החלל הבהיר חושף מרכיבים מפתיעים של גלקסיות

התרשמותו של אמן זה מציגה שתי גלקסיות ביקום המוקדם. הפיצוץ המבריק מצד שמאל הוא פרץ קרני גמא.

התרשמותו של אמן זה מציגה שתי גלקסיות ביקום המוקדם. הפיצוץ המבריק מצד שמאל הוא פרץ קרני גמא. האור מהפרץ עובר בשתי הגלקסיות בדרכו לכדור הארץ (מחוץ למסגרת מימין). (אשראי תמונה: ESO / L. Calçada)



פיצוץ חלל בהיר במיוחד חשף מבט מפתיע על המרכיבים של שתי גלקסיות עתיקות שחודרו על ידי קרן האור החזקה שנפלטת מהתלקחות הקוסמית, אומרים מדענים.



קבוצה בינלאומית של אסטרונומים בחנה את אורו הקצר אך המבריק של התפרצות קרני גמא רחוקות, כאשר הוא עבר דרך גלקסיה מארחת משלה וגלקסיה נוספת בקרבת מקום. על סמך תצפיות מטלסקופ גדול מאוד של מצפה הכוכבים הדרומי (ESO) במצפה הכוכבים פאראנל בצ'ילה, מצאו החוקרים ששתי הגלקסיות הללו - שנוצרו כשהיקום היה צעיר יחסית - עשירות יותר ביסודות כימיים כבדים יותר מהשמש.

מהתגלית עולה כי שתי הגלקסיות מיועדות לבגרות יותר מבחינה כימית מאשר לאסטרונומים, אם כי אפילו הייתה אפשרית לגלקסיות שנוצרו בשלב כה צעיר של התפתחות היקום.



'כאשר למדנו את האור מהתפרצות קרני גמא זו לא ידענו מה אנו יכולים למצוא', אמרה סופרת הראשית של המחקר, סנדרה סבגליו, ממכון מקס-פלאנק לפיזיקה מחוץ לכדור הארץ בגארצ'ינג, גרמניה. 'הייתה הפתעה שלגז הקריר בשתי הגלקסיות הללו ביקום המוקדם התברר כי יש לו מרכיב כימי לא צפוי כל כך. לגלקסיות אלה יש יסודות כבדים יותר מכפי שנראו אי פעם בגלקסיה מוקדם כל כך בהתפתחות היקום. לא ציפינו שהיקום יהיה כל כך בוגר, כל כך התפתח כימית, כל כך מוקדם. ' [ גלריה: ההיסטוריה והמבנה של היקום (אינפוגרפיקה) ]

התפרצויות קרני גמא, שהן הפיצוצים הבהירים והחזקים ביותר ביקום, בדרך כלל מבשרים על הרס של כוכב מאסיבי. הפיצוצים הללו, למרות שהם עזים, הם קצרים ולרוב אינם נמשכים יותר מכמה שעות, אמרו מדענים.

פרצי אור



התפרצויות קרני גמא נצפות לראשונה על ידי תצפיות חלל במסלול המזהות את ההתפרצות הקצרה הראשונית של קרני גמא. לאחר שנקבע מיקום ההתפרצויות הללו, טלסקופים קרקעיים משמשים לחקר הזוהר הנפלט באור גלוי ובאורכי גל אינפרא אדום לאורך השעות והימים הבאים.

פרץ אחד, שנקרא רשמית GRB 090323, זוהה לראשונה על ידי טלסקופ החלל קרני גמא של נאס'א. זמן קצר לאחר מכן הוא זוהה גם על ידי מכשירי רנטגן על הלוויין Swift של נאס'א ועל ידי גלאי התפרצות קרני גמא בטלסקופ MPG/ESO 2.2 מטר במצפה הכוכבים לה סילה בצ'ילה.

לאחר מכן נחקרה ההתפרצות בפירוט רב באמצעות הטלסקופ הגדול מאוד של ESO רק יום אחד לאחר שהתפוצץ. תצפיות אלה הראו כי האור מתפרצת קרני הגמא עבר בשתי גלקסיות רחוקות מאוד-כה רחוקות עד שהן נראות כפי שהיו לפני כ -12 מיליארד שנה או 1.8 מיליארד שנים לאחר המפץ הגדול. גלקסיות כאלה ביקום המוקדם נתפסות לעיתים רחוקות מאוד בבוהק של התפרצות קרני גמא, אמרו החוקרים.



ככל שאור מתפרצת קרני הגמא עבר דרך הגלקסיות, הגז בגלקסיות פעל כמסנן וספג חלק מהאור באורכי גל מסוימים. ללא התפרצות קרני הגמא, הגלקסיות הקלושות והרחוקות האלה לא יהיו בלתי נראות, אמרו גורמים ב- ESO.

כאשר האור נקלט, האסטרונומים ניתחו היטב את הסימנים המספרים של יסודות כימיים שונים והצליחו לפענח את הרכב הגז הקריר בגלקסיות הרחוקות הללו. מה שמצאו החוקרים הוא ששתי הגלקסיות הללו עשירות באופן מפתיע ביסודות כבדים.

מציאת הפתעה

אסטרונומים חשבו בעבר שגלקסיות בשלבים המוקדמים של האבולוציה של היקום יכילו כמויות קטנות יותר של יסודות כבדים יותר בהשוואה לגלקסיות כיום, כמו שביל החלב שלנו. יסודות כבדים יותר מיוצרים לאורך תוחלת החיים של דורות של כוכבים, שלידותם ומותם מעשירים את הגז בגלקסיות.

חומר המיוצר על ידי המפץ הגדול, שהוא התיאוריה המקובלת ביותר עבור כיצד היקום נוצר לפני כ -13.7 מיליארד שנים, היה כמעט כולו מימן והליום. רוב היסודות הכבדים יותר, כגון חמצן, חנקן ופחמן, נוצרו מאוחר יותר כתוצאה מתגובות בתוך כוכבים שמוחדרים אז לגז בתוך הגלקסיות כאשר כוכבים אלה מתים, הסבירו המדענים. כתוצאה מכך, האסטרונומים מצפים כי יסודות כבדים יותר יהיו נפוצים יותר בגלקסיות ככל שהיקום מזדקן.

אסטרונומים מסתכלים לעתים קרובות על בשלותם הכימית של הגלקסיות כדי לציין עד כמה הם רחוקים בחייהם. אבל נראה שהתצפיות החדשות הללו חושפות משהו שבעבר לא היה עולה על הדעת: שכמה גלקסיות היו כבר עשירות ביסודות כבדים פחות משני מיליארד שנה לאחר המפץ הגדול. [ המפץ הגדול עד כה ב -10 שלבים פשוטים ]

על פי חוקרי המחקר, זוג הגלקסיות הצעירות שהתגלו לאחרונה בוודאי יוצר כוכבים חדשים בקצב אדיר, מה שיכול להסביר כיצד הגז הקריר של הגלקסיות מועשר בכימיקלים כבדים כל כך מהר.

מאחר ששתי הגלקסיות ממוקמות סמוך זו לזו, ייתכן שהן גם נמצאות בתהליך מיזוג, דבר שיגרום להיווצרות כוכבים חדשים כאשר ענני הגז מתנגשים, אמרו גורמים ב- ESO.

לתפוס חופשת מזל

יתר על כן, תוצאות המחקר החדש תומכות ברעיון שפרצי קרני גמא עשויים להיות קשורים להיווצרות כוכבים נמרצת ונרחבת. היווצרות כוכבים אנרגטית כזו בסוג הגלקסיות הללו עשויה להיעצר בשלב מוקדם בהיסטוריה של היקום.

12 מיליארד שנים מאוחר יותר, בזמן הנוכחי, סביר להניח ששרידי גלקסיות כאלה יכילו מספר רב של חורים שחורים, כוכבי ננס קרירים ושרידי כוכבים אחרים. החוקרים מסבירים כי 'גלקסיות מתות' אלה יהיו קשות לאיתור כיום כיוון שאורן הנפלט יהיה הרבה יותר חלש בהשוואה לצעירותן המבריקות יותר.

'היה לנו מזל גדול לצפות ב- GRB 090323 כשהוא עדיין היה בהיר מספיק, כך שניתן היה להשיג תצפיות מפורטות להפליא עם ה- VLT', אמר סוואג'ליו. 'התפרצויות קרני גמא נשארות בהירות לזמן קצר מאוד וקבלת נתונים באיכות טובה מאוד קשה.'

החוקרים מקווים לצפות שוב בגלקסיות אלה בעזרת מכשירים רגישים יותר על טלסקופים עתידיים, כמו המתוכנן טלסקופ אירופאי גדול במיוחד (E-ELT), אמר סוואג'לו. E-ELT, הנבנה על הר Cerro Armazones בחלק המרכזי של מדבר אטקמה בצ'ילה, מחויב כטלסקופ הגדול בעולם.

עקוב אחר guesswhozoo.com לקבלת המידע העדכני ביותר במדעי החלל וחדשות חקר בטוויטר @Spacedotcom וכן הלאה פייסבוק .