וִידֵאוֹ: מבריק, אך מרוחק: הקוואזאר הידוע ביותר מרוחק מציע הצצה ליקום הקדום
2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33
חור שחור ענקי זוהה בחומר זולל בזריזות רק 770 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול.
כשהם מציצים רחוק על פני חלל וזמן, אסטרונומים איתרו משואה זוהרת כשהיקום היה עדיין בחיתוליו. המשואה ההיא, אובייקט אסטרופיזי בהיר המכונה קוואזר, זורחת באור של 63 טריליון שמשות כאשר גז הנופל לתוך חורים שחורים ענקיים דוחס, מתחמם ומקרין באור. הוא רחוק יותר מכדור הארץ מאשר כל קוואזר ידוע כל כך רחוק, עד שאורו, שנפלט לפני 13 מיליארד שנה, מגיע רק עכשיו לכדור הארץ. בגלל בהירותו הקיצונית ומרחק הגדרת השיא, הקוואזאר מציע הזדמנות ייחודית לחקור את תנאי היקום שכן עבר מעבר חשוב בתחילת ההיסטוריה הקוסמית.
כאשר היקום היה בן מיליארד שנה, אטומי גז המימן הנייטרליים שבין גלקסיות הוסרו כמעט לחלוטין מהאלקטרונים שלהם (מיוננו) בזוהר הכוכבים המסיביים הראשונים. אולם ציר הזמן המלא של התהליך, המכונה יינון מחדש מכיוון שהוא הפריד בין פרוטונים ואלקטרונים, כפי שהיה ב -380,000 השנים הראשונות לאחר המפץ הגדול, אינו בטוח. קוואזרים, עם הבהירות הפנימית האדירה שלהם, אמורים לגרום לסמנים מצוינים של תהליך היינון מחדש, ופועלים כפנסים להאיר את המדיום הבין-גלקטי. אך ציידים קוואזרים שעבדו עם טלסקופים אופטיים הצליחו לראות רק 870 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול, כאשר המעבר של המדיום הבין-גלקטי מניטראלי למיונן היה כמעט מוחלט. (היקום כיום בן 13.75 מיליארד שנה.) מעבר לנקודה ההיא, האור של קוואזאר נמתח כל כך, או הוסט מחדש, על ידי התרחבות קוסמית, עד שהוא כבר לא נופל בחלק הגלוי של הספקטרום האלקטרומגנטי, אלא באינפרא אדום בעל הגל הארוך יותר..
דניאל מורטלוק, אסטרופיזיקאי באימפריאל קולג 'בלונדון, ועמיתיו השתמשו בעובדה זו לטובתם. החוקרים חיפשו אובייקטים שהופיעו בסקר שמים אינפרא אדום גדול, אך לא בסקר אור גלוי המכסה את אותו שטח שמים, ובודד למעשה את האובייקטים בעלי העברת האדמה הגבוהה. הם יכלו לפיכך לגלות קוואזאר, המכונה ULAS J1120 + 0641, בשינוי אדום 7.085, המקביל לתקופה של 770 מיליון שנה בלבד לאחר המפץ הגדול. זה מציב את הקוואזר החדש שנמצא כמאה מיליון שנה קודם בהיסטוריה הקוסמית מאשר מחזיק השיא הקודם, שהיה בשינוי אדום 6.44. מורטלוק ועמיתיו מדווחים על ממצאם בגיליון 30 ביוני של הטבע. (סיינטיפיק אמריקן הוא חלק מקבוצת פרסום הטבע.).
הקוואזאר הקדום נצפה בסקר השמים העמוקים אינפרא-אדום בטלסקופ האינפרא-אדום של בריטניה, או UKIDSS, פרויקט מתמשך של שבע שנים. האור מ- ULAS J1120 + 0641 מראה חותם גדול בהרבה ממימן אינטר-גלקטי ניטרלי מאשר עמיתיו הקרובים יותר, בעלי הנמדה אדומה נמוכה יותר. "מה שהאובייקט הזה אומר לנו הוא שלפחות מול הקוואזאר הזה, לאורך קו הראייה הזה, בתקופה ההיא היה היקום בערך 10 אחוז, ואולי 50 אחוז, מימן ניטרלי", אומר מורטלוק. עם תצפיות נוספות על ULAS J1120 + 0641, ואולי הגילוי העתידי של קוואזרים נוספים במרחק דומה, אסטרונומים וקוסמולוגים יוכלו לחשוף טוב יותר את ההיסטוריה של יינון מחדש של היקום. "אחת הסיבות להסתכל על האובייקטים האלה של מכונת הזמן היא לגלות מה קורה באותה תקופה", הוא אומר.
כדי להאיר בצורה כה חזקה באותה תקופה מוקדמת בהיסטוריה הקוסמית, את הקוואזר החדש שנאלץ יהיה להפעיל באמצעות חור שחור גדול פי שניים מיליארד מסיבית כמו השמש, או פי 500 ממסתו של החור השחור במרכז הגלקסיה שלנו. אך גובה כזה דורש הסבר. "הקוואזר עצמו הוא אובייקט יוצא דופן בכך שאף אחד לא באמת יודע ליצור חור שחור שמסיבי, שני מיליארד מסות שמש, במונחים קוסמולוגיים הוא זמן קצר יחסית", אומר מורטלוק. במילים אחרות, האסטרופיזיקאים מצאו את המקבילה הקוסמית של תינוק שזה עתה נולד עם קומתו של מבוגר מבוגר. "זה בעצם האובייקט הכי קשה לייצור ביקום המוקדם שאנחנו מכירים", מוסיף מורטלוק. קיומו של החור השחור הענק, שהתגלה באמצעות תצפיות טלסקופיות ממצות, הופך כעת לאתגר עבור התיאורטיקנים להתייחס אליו. "בהנחה שהיקום הגיוני," אומר מורטלוק, "הוא צריך להיווצר איכשהו."