טלסקופ ג’יימס ווב שופך אור על אבולוציה של גלקסיות וחורים שחורים בחמישיה של סטפן

מַדָע

הקרבה של ארבע מתוך חמישיית גלקסיות סטפן אלו לאלו (החמישית רק נראית קרובה) מאפשרת לאסטרונומים תצית על מיזוגים גלקטיים ותגובות בין גלקטיות. וגם כיצד משפיעים החורים השחורים על זרימת החומר בין הגלקסיות

קבוצת הגלקסיות חמישית סטפן (למעשה רביעיה) - גלקסיות הלכודות במעין ריקוד קוסמי, כפי שצולמו על ידי מגוון מכשירים בתחום האינפרה אדום בטלסקופ החלל ג'יימס ווב. קרדיט תמונה: נאס"א, ESA, CSA ו-STScI
קבוצת הגלקסיות חמישית סטפן (למעשה רביעיה) – גלקסיות הלכודות במעין ריקוד קוסמי, כפי שצולמו על ידי מגוון מכשירים בתחום האינפרה אדום בטלסקופ החלל ג’יימס ווב. קרדיט תמונה: נאס”א, ESA, CSA ו-STScI

החמישייה של סטפן, חבורה ויזואלית של חמש גלקסיות, ידועה בעיקר בזכות הופעתה הבולטת בסרט הקלאסי “אלו חיים נפלאים”. היום, טלסקופ החלל ג’יימס ווב של נאס”א חושף את חמישיית סטפן באור חדש. הפסיפס העצום הזה הוא ההדמיה הגדולה ביותר של ווב עד כה, ומכסה שטח זוויתי המקביל לכחמישית מקוטר הירח. התמונה מכילה מעל 150 מיליון פיקסלים ובנויה מכמעט 1,000 קבצי תמונה נפרדים. המידע מווב מספק תובנות חדשות על האופן שבו אינטראקציות גלקטיות עשויות היו להניע את האבולוציה של הגלקסיות ביקום המוקדם.

בזכות ראיית האינפרה-אדום החזקה והרזולוציה המרחבית הגבוהה ביותר שלו, ווב מראה פרטים שמעולם לא נראו בקבוצת גלקסיות זו. צבירים נוצצים של מיליוני כוכבים צעירים ואזורי לידת כוכבים טריים מפארים את התמונה. זנבות סוחפים של גז, אבק וכוכבים נמשכים מכמה מהגלקסיות עקב אינטראקציות כבידתיות. באופן הדרמטי ביותר, ווב הצליח לצלם גלי הלם ענקיים שנוצרים כאשר אחת הגלקסיות, NGC 7318B, מתנפצת דרך הצביר.

יחד, חמש הגלקסיות של חמישיית סטפן ידועות גם בשם קבוצת היקסון קומפקט 92 (HCG 92). אף על פי שהן נקראות “חמישייה”, רק ארבע מהגלקסיות באמת קרובות זו לזו ונקלעות לריקוד קוסמי. הגלקסיה החמישית והשמאלית ביותר, הנקראת NGC 7320, נמצאת בחזית בהשוואה לארבע האחרות. NGC 7320 שוכנת במרחק של 40 מיליון שנות אור מכדור הארץ, בעוד שארבע הגלקסיות האחרות (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B ו-NGC 7319) נמצאות במרחק של כ-290 מיליון שנות אור. זה עדיין די קרוב במונחים קוסמיים, בהשוואה לגלקסיות במרחק מיליארדי שנות אור. חקר גלקסיות קרובות יחסית כאלה, כגון אלה, מסייע למדענים להבין טוב יותר מבנים שנראים לרוב ביקום מרוחק הרבה יותר.

קרבה זו מספקת לאסטרונומים נקודת תצפית טובה לחזות במיזוג ובאינטראקציות בין גלקסיות שהן כה חיוניות לכל האבולוציה של הגלקסיות. רק לעתים רחוקות מדענים רואים בפירוט כה רב כיצד גלקסיות פועלות הדדית וגורמות להיווצרות כוכבים זו בזו, וכיצד הגז בגלקסיות האלה מופרע. חמישיית סטפן היא “מעבדה” פנטסטית לחקר התהליכים האלה היסודיים לכל הגלקסיות.

ייתכן שקבוצות הדוקות כאלה היו נפוצות יותר ביקום המוקדם, כאשר ייתכן שהחומר המחומם והמשיכה ההדדית  שלהן תדלקו חורים שחורים אנרגטיים מאוד שנקראו קוואזרים. גם כיום, הגלקסיה המובילה ביותר בקבוצה – NGC 7319 – מכילה גרעין גלקטי פעיל, חור שחור על-מסיבי בעל מסת פי 24 מיליון ממסת השמש. הוא מושך באופן פעיל חומר ופולט אנרגיית אור שוות ערך ל- 40 מיליארד שמשות.

טלסקופ ווב חקר את הגרעין הגלקטי הפעיל בפירוט רב באמצעות ספקטרוגרף אינפרה-אדום קרוב (NIRSpec) ומכשיר אינפרה-אדום בינוני (MIRI). יחידות השדה האינטגרליות (IFUs) של מכשירים אלה – שהן שילוב של מצלמה וספקטרוגרף – סיפקו לצוות ווב “קוביית נתונים”, המורכבת מאוסף תמונות של התכונות הספקטרליות של הליבה הגלקטית.

בדומה להדמיית תהודה מגנטית רפואית (MRI), ה-IFUs מאפשרים למדענים “לפרוס ולקצץ” את המידע לתמונות רבות לצורך מחקר מפורט. ווב חודר מבעד למעטה האבק המקיף את הגרעין כדי לחשוף גז חם ליד החור השחור הפעיל ולמדוד את מהירות הזרמים הבהירים. הטלסקופ ראה את הזרמים האלה מונעים על ידי החור השחור ברמת פירוט שמעולם לא נראתה לפני כן.

ב-NGC 7320, הגלקסיה השמאלית והקרובה ביותר במקבץ החזותי (כלומר לא קשורה כבידתית לאחרות), ווב הצליח לזהות כוכבים בודדים ואפילו את הליבה הבהירה של הגלקסיה.

כבונוס, ווב חשף ים עצום של אלפי גלקסיות רקע רחוקות המזכירות את השדות העמוקים של האבל.

בשילוב עם תמונת האינפרא אדום המפורטת ביותר אי פעם של חמישיית סטפן מ-MIRI ומצלמת האינפרה-אדום הקרוב (NIRCam), הנתונים של ווב יספקו שפע של מידע חדש ובעל ערך. לדוגמה, התצלום הזה יעזור למדענים להבין את הקצב שבו חורים שחורים על-מסיביים ניזונים וגדלים. ווב גם רואה אזורים יוצרי כוכבים בצורה הרבה יותר ישירה, והוא מסוגל לבחון את הפליטה מהאבק – רמת פירוט שלא ניתן היה להשיג עד כה.

חמישיית סטפן, הממוקמת בקבוצת הכוכבים פגסוס, התגלתה על ידי האסטרונום הצרפתי אדואר סטפן בשנת 1877.

קרדיט תמונה: נאס”א, ESA, CSA ו-STScI

לכתבה באתר נאס”א

עוד בנושא באתר הידען:

Leave a Reply

Your email address will not be published.