COSMOS-z3.1-A: הצצה לצביר־על גלקסיות בעודו נבנה

COSMOS-z3.1-A הוא צביר־על קדום — מבנה עצום שעדיין מתגבש — שנצפה בהיסט לאדום 3.1, בתקופה שבה היקום היה בן כ־2.1 מיליארד שנים. זהו האב הקדום הרחוק ביותר הידוע של צביר־על גלקסיות, ולכן הוא מציע הצצה נדירה לאופן שבו נבנו צבירי הגלקסיות הגדולים של היקום הקרוב מתוך מבנים קטנים יותר. 15

גדול מאוד, אך עדיין לא “מוגמר”

מסתו של COSMOS-z3.1-A מוערכת בכ־5,000 פעמים מסת שביל החלב. על פי סימולציות והערכות של מסת ה"צאצא" העתידי, הוא צפוי להתפתח עד ימינו למערכת צבירים שמסתה גדולה מזו של צביר בתולה (Coma Cluster), מן הצבירים הגדולים ביותר ביקום הקרוב. עם זאת, חשוב להדגיש: זו תחזית התלויה במודלים ובמדידת צפיפות החומר כיום, ולא מדידה ישירה של מסתו העתידית. 2510

הוא גם אינו נראה כמו צביר גלקסיות בוגר, סימטרי ויציב. במקום זאת, החוקרים מצאו כמה ליבות צפופות וגושיות של פרוטו־צבירים, הפרושות על פני נפח של כ־90 × 70 × 60 מגה־פרסק קומוביים. אל הליבות נמשכות שלוחות דמויות סיבים, הנראות כערוצים שמזרימים אליהן גלקסיות וחומר. מיקומו בצמתי הרשת הקוסמית ובאזור צפוף במיוחד הופך אותו לדוגמה נדירה למבנה כה מסיבי בשלב כה מוקדם של היקום. 1

איך בנו את המפה התלת־ממדית

סקר ODIN איתר ריכוזים גדולים של גלקסיות הפולטות קרינת ליימן־אלפא, באמצעות צילום בפסים צרים — בעיקר בעזרת מצלמת DECam. לאחר מכן נעשה שימוש בספקטרוסקופיה רחבת־שדה של DESI, לצד תצפיות המשך ממוקדות ב־Gemini South/GMOS וב־Keck II/DEIMOS. המדידות הספקטרליות אפשרו לאשר את ההיסטים לאדום של הגלקסיות, כלומר את מרחקיהן לאורך קו הראייה, ולהפוך כתם צפוף בתמונת שמיים למפה תלת־ממדית של המבנה ושל הסיבים המקשרים את ליבותיו. 1

חיזוק לתמונה של צמיחה “מלמטה למעלה”

לפי המודל ההיררכי המקובל בקוסמולוגיה, הילות קטנות של חומר אפל וקבוצות גלקסיות נוצרות תחילה. בהמשך הן מתמזגות, ובמקביל צוברות חומר לאורך סיבי הרשת הקוסמית, עד ליצירת צבירים וצבירי־על. COSMOS-z3.1-A נראה בדיוק כשלב ביניים כזה: כמה פרוטו־צבירים נפרדים, הטמונים ברשת סיבית ומוזנים ממנה, ולא גוף יחיד שכבר התייצב. 110

ומה הקשר לממצאי JWST על גלקסיות קדומות?

הקשר הוא עקיף בלבד. תוצאות מטלסקופ החלל ג'יימס וב (JWST) עוסקות בתכולת הכוכבים של גלקסיות מסיביות בודדות ביקום הקדום, ולא במבנה־העל שמקיף אותן. ספקטרומים של מדגם קטן העלו אפשרות שלחלק מן הגלקסיות הללו יש שיעור גבוה מהצפוי של כוכבים קטנים וחלשים — אוכלוסיית כוכבים "תחתית־כבדה". אם התוצאה תאומת במדגמים רחבים יותר, המסה הכוכבית של חלק מהגלקסיות עלולה להיות גדולה בערך פי שלושה עד ארבעה מההערכות המקובלות. 4913

COSMOS-z3.1-A מספק אפוא סביבה אפשרית שבה גלקסיות יכולות להיבנות במהירות: צמתים צפופים מאוד ברשת הקוסמית, שאליהם מוזרם חומר ללא הפסקה. אבל הוא אינו פותר לבדו את שאלת המסות הכוכביות שמעלה JWST. בניית סביבה ענקית של חומר אפל אינה זהה להסבר של התפלגות מסות הכוכבים או של יעילות יצירת הכוכבים בתוך הגלקסיות עצמן.

מה צפוי בהמשך

סקר LSST של מצפה ורה רובין בצ'ילה אמור לספק צילום עמוק, רחב־שדה ורב־פסי שחוזר שוב ושוב על אותם אזורים בשמיים. הוא צפוי להגדיל מאוד את מספר המועמדים למבנים צפופים ביקום הרחוק ולאפשר מיפוי שיטתי יותר של פרוטו־צבירים וסביבותיהם. כדי לקבוע במדויק את מיקומם התלת־ממדי ואת היסטוריית התנועה שלהם, עדיין יידרשו תצפיות ספקטרוסקופיות. מצפה רובין כבר החל את פעילות ה־LSST. 13