סביר מאוד שאחת הגלקסיות המרוחקות ביותר שנצפו אי פעם מסתובבת, אומרים אסטרונומים. צוות בינלאומי בראשות Tsuyoshi Tokuoka מאוניברסיטת Waseda, יפן, גילה את התנועה באמצעות תצפיות ממערך Atacama Large Millimetre/submillimeter (ALMA) בצ'ילה. התוצאה מציעה תובנות חדשות ומכריעות לגבי התפתחותן של גלקסיות שזה עתה נוצרו ויכולה לספק הדרכה שימושית לתצפיות עתידיות עם טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST).
כשהגלקסיות החלו להיווצר לראשונה, היקום היה ב"עידנים האפלים" שלו - תקופה שבה למעשה כל החומר היה קריר ושקוף. כשהחומר קרס תחת כוח הכבידה, נוצרו גלקסיות, שהניעו את היווצרות כוכבים במרכזים גלקטיים המתהווים והפעילו את מה שמכונה "עידן היינון מחדש" שסיים את ימי העידן האפלים. משם, היווצרות כוכבים התפשטה לתוך דיסקים גלקטיים מסתובבים, שם שוכנים כעת כוכבים חדשים יותר.
לאסטרונומים יש עדיין הרבה מה ללמוד על הפיזיקה ששלטה בגלקסיות העתיקות הללו. כדי לשפוך אור חדש על שאלות אלו, כולל מקורות הסיבוב הגלקטי, טוקווקה ועמיתיו פנו לתצפיות של ALMA. מכשיר זה חולל מהפכה בתצפית על גלקסיות מרוחקות עם הסטה לאדום מאוד, הודות לרזולוציות המרחביות והתדרים המרשימות שלה.
במחקר האחרון, החוקרים השתמשו ב-ALMA כדי לחקור את MACS1149-JD1: גלקסיה בעלת עדשת כבידה שנמצאת במרחק של למעלה מ-10 מיליארד שנות אור, מה שהופך אותה לאחד העצמים הרחוקים ביותר שאושרו אי פעם. באמצעות ספקטרוסקופיה, אסטרונומים גילו ש-JD1 מכיל אוכלוסייה של כוכבים בני כ-300 מיליון שנה, מה שממקם את מקורותיו היטב בתקופות האפלות של היקום - רק 270 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול.
הסחות לאדום שונות
הצוות בחן את אורכי הגל האופייניים הנפלטים על ידי חמצן מיונן כפול (O III) ב-JD1. גז זה נמצא באופן נרחב בשרידי סופרנובה, מה שהופך אותו למרכיב מרכזי בחומר בתווך הבין-כוכבי. הודות לרזולוציה של ALMA, הצוות הצליח לזהות שינויים בהיסט לאדום של פליטות O III בחלקים שונים של הגלקסיה. זה חשף שיפוע במהירות החומר בתווך הבין-כוכבי של JD1 - כאשר צד אחד של הגלקסיה מציג הסטה לאדום שונה באופן מובהק.
תצפית זו עמדה כמעט בכל הקריטריונים שיש לעמוד בהם כדי לאשר שגלקסיה מסתובבת, מה שהופך אותה לדוגמא המוקדמת ביותר של דיסק מסתובב שהתגלה אי פעם. גם מהירות הסיבוב שלו הייתה איטית בהרבה מזו שנמצאת בגלקסיות אחרות, כולל שלנו - מה שמצביע על כך שתנועת הסיבוב של JD1 עדיין בשלביה המוקדמים.
מחקר סיבוב גלקסי שולל כוח משיכה שונה, או שמא?
התוצאה, המתוארת ב מכתבי העיתון האסטרופיסי, פירושו שלאסטרונומים יש תיעוד של מהירויות סיבוב גלקטיות המשתרע על פני למעלה מ-95% מההיסטוריה הכוללת של היקום, שלדברי חברי הצוות הוא צעד חשוב בהבנת האופן שבו המאפיינים הפיזיקליים של גלקסיות מתפתחים. Tokuoka ועמיתיו מקווים כעת ששאלות רבות שנותרו ייענו בקרוב בעזרת ה-JWST, שאמור לאפשר להם לזהות את הגילאים של אוכלוסיות כוכבים ספציפיות בתוך הגלקסיה.
