www.rtebz.com
גלקסיית שביל החלב הספירלית שלנו היא רצועת אור מעורפלת כאשר רואים אותה בשמי הלילה הצלולים והכהים של כדור הארץ. רצועה זוהרת זו של אור ערפילי, הנמתחת מאופק לאופק, נוצרת משלל כוכבים לוהטים שלא ניתן לראות בנפרד בעין אנושית ללא עזר. השמש שלנו בת 4.56 מיליארד שנה היא אחת ממיליארדי כוכבים מבריקים אחרים שמבצעים את הריקוד הפנטסטי והמשמח שלהם בתוך הגלקסיה הגדולה הזו שהיא הבית שלנו. הכוכב שלנו ממוקם בפרברים הרחוקים של שביל החלב שלנו, באחת מזרועותיו הספירליות המסתחררות. אבל, ההיסטוריה העתיקה של לידת הכוכבים, שהתרחשה עמוק בתוך הלב של הגלקסיה שלנו, נותרה תעלומה ארוכת שנים. בדצמבר 2019, אסטרונומים ב- מקס פלנק מכון-Gesellschaft בגרמניה, פרסמו את ממצאיהם המציעים שהיו שני התפרצויות אינטנסיביות של פעילות שהובילו להולדת כוכבים במרכז שביל החלב שלנו.
התצפיות החדשות מצביעות על כך שלידת כוכבים הגיעה לשיא בלבו של הגלקסיה שלנו לפני כשמונה מיליארד שנים. עם זאת, התצפיות מצביעות גם על כך שהיה סבב שני של לידת כוכבים שהתרחש לפני כמיליארד שנים. אסטרונומים רבים הציעו בעבר שהכוכבים המאכלסים את הדיסק המרכזי הקטן יחסית של שביל החלב שלנו נולדו ברציפות. תרחיש זה יהווה השראה לעבודה תיאורטית חדשה המסבירה את המקור והמאפיינים של התכונה בצורת סרגל בתוך הדיסק של הגלקסי שלנו.
על פי התצפיות החדשות, יותר מ-90% מכוכבי הדיסק נוצרו במהלך הסיבוב הראשון של לידת כוכבים לפני לפחות שמונה מיליארד שנים. עם זאת, הסיבוב השני של לידת כוכבים, שהיה אחראי להיווצרות של כ-5% מכוכבי הדיסק, התרחש הרבה יותר מאוחר – תוך פרק זמן קצר יחסית רק לפני כמיליארד שנים. בין שני הפרקים של לידת כוכבים אינטנסיבית, הייתה תקופה ארוכה של שקט ושלווה שמימיים, כאשר כמעט ולא נולדו כוכבי תינוק חדשים ומבריקים.
הכוכבים שנצפו במחקר זה מאכלסים אזור צפוף בצורת דיסק בגלקסיה שלנו, המכונה דיסק גרעיני. דיסק זה מקיף את צביר הכוכבים הפנימי ביותר של שביל החלב ואת החור השחור הסופר-מסיבי המרכזי שלו, המכונה קשת A* (מְבוּטָא קשת-כוכב). החור השחור המרכזי של הגלקסיה שלנו הוא קל משקל יחסית – לפחות עד כמה חורים שחורים סופר מסיביים מגיעים – ומשקלו רק פי מיליוני מסה סולארית, בניגוד למיליארדי פעמים מסה סולארית שנוספים על ידי רבים אחרים מהסוג המוזר שלו.
עם התצפיות שלהם על שתיים פרקים אינטנסיביים של לידת כוכבים, האסטרונומים הציעו עדכון של חלק מההיסטוריה העתיקה המסתורית של הגלקסיה שלנו. אסטרונומים רבים הניחו שהכוכבים המאכלסים את לב שביל החלב שלנו נולדו בהדרגה במהלך מיליוני השנים האחרונות. עם זאת, הממצאים החדשים מצביעים על כך שיכול להיות ציר זמן שונה. אם כן, יכולות להיות לכך השלכות על מספר תופעות אסטרונומיות אחרות.
התרחיש החדש גם מעניין במיוחד מכיוון שהוא שופך אור חדש על הצמיחה של מזל קשת א*. גז שצף אל הלב המסתורי של הגלקסיה שלנו גורם הן להולדת כוכבים והן להגדלת המסה האדירה של החור השחור הסופר-מאסיבי שלנו. תיקון זה שהוצע לאחרונה של היסטוריית היווצרות הכוכבים של שביל החלב שלנו מרמז על כך קשת A* כנראה השיג את רוב המסה הנוכחית שלו לפני שמונה מיליארד שנים.
היסטוריה קצרה של הגלקסיה שלנו
שביל החלב שלנו מואר כוכבים, ספירלת סורגים, הוא רק אחת ממיליארדי גלקסיות אחרות המאכלסות את היקום הניתן לצפייה. לפני 1920, אסטרונומים חשבו שהגלקסיה שלנו היא ייחודית – ושזאת היא שלם עוֹלָם.
קוטר שביל החלב שלנו הוא בין 150,000 ל-200,000 שנות אור, ועל פי ההערכות הוא ביתם של 100-200 מיליארד כוכבים – כמו גם יותר מ-100 מיליארד כוכבי לכת. מערכת השמש שלנו ממוקמת ברדיוס של כ-27,000 שנות אור מהמרכז הגלקטי, בקצה הפנימי של זרוע אוריון, שהוא אחד הריכוזים בצורת ספירלה של גז ואבק שגורמים לשביל החלב שלנו להיראות כמו גלגל סיכה ענק מסתובב מואר כוכבים במרחבי הזמן העצום. הכוכבים הלוהטים והמבריקים הממוקמים בתוך 10,000 שנות האור הפנימיות ביותר יוצרים בְּלִיטָה ואחד או יותר סורגים שמקרינים מה בְּלִיטָה.
כוכבים מבריקים וענני גז, הממוקמים בטווח רחב של מרחקים מליבו של הגלקסיה שלנו, כולם מעגלים במהירות של כ-220 קילומטרים לשנייה. מהירות סיבוב קבועה זו סותרת את חוקי הדינמיקה הקפלרית ומציינת שכ-90% מהמסה של הגלקסיה שלנו אינה נראית לטלסקופים שלנו – ושהיא אינה פולטת ואינה סופגת קרינה אלקטרומגנטית. החומר הבלתי נראה והרפאים הזה נקרא ה חומר אפל, וחושבים שהוא מורכב מחלקיקים אקזוטיים שאינם אטומיים. המסתורי חומר אפל ממלא את התפקיד החשוב של ה”דבק” הכבידתי שמחזיק את הגלקסיות יחדיו, וקיומו מסביר מדוע עצמים במרחקים משתנים מסתובבים כולם במהירות קבועה סביב המרכז הגלקטי, ובכך מתריסים על הדינמיקה הקפלרית.
שביל החלב שלנו, בכללותו, ממריא דרך המרחב בזמן במהירות של כ-600 קילומטרים לשנייה ביחס למסגרות ייחוס חוץ-גלקטיות. הכוכבים העתיקים ביותר המאכלסים את הגלקסיה שלנו הם עתיקים כמעט כמו היקום בן 13.8 מיליארד השנים עצמו, ולכן כנראה נוצרו זמן קצר לאחר הקוסמולוגי. זמנים אפלים בעקבות המפץ הגדול. הקוסמולוגי זמנים אפלים מתייחסים לעידן עתיק מאוד לפני הולדת הדור הראשון של כוכבים.
כאשר אנו משתמשים במונח “שביל החלב”, אנו מתייחסים רק לרצועת האור הזוהר שאנו רואים נמתחת מאופק לאופק בשמיים שלנו בלילה. האזורים הכהים בתוך הרצועה המעורפלת והזוהרת בעדינות זו, כגון קרע גדול וה שק גחלים, הם למעשה אזורים שבהם אבק בין-כוכבי חוסם את האור הבוקע מכוכבים רחוקים. החלק בשמי הלילה שהגלקסיה שלנו מסתירה מכונה אזור ההימנעות.
לשביל החלב שלנו יש בהירות משטח נמוכה, וניתן להפחית את הנראות שלו באופן משמעותי על ידי אור רקע שזורם החוצה מזיהום אור או מאור הירח. קשה לראות את הגלקסיה שלנו מערים מוארות, אבל היא מציגה את עצמה היטב כאשר היא צופה מאזורים כפריים כאשר ירח כדור הארץ נמצא מתחת לאופק. ואכן, שליש מאוכלוסיית האדם לא יכול לראות את שביל החלב מבתיהם בגלל אור הרקע הזה.
הגלקסיה שלנו היא הגלקסיה השנייה בגודלה המאכלסת את הגלקסיה קבוצה מקומית. הגלקסיה הספירלית המעט גדולה יותר, שמה אנדרומדה, הוא הגדול ביותר. שביל החלב שלנו מוקף גם בכמה גלקסיות לווייניות קטנות, כמו האמורפית גָדוֹל ו עננים מגלן קטנים. כחבר ב- קבוצה מקומיתהגלקסיה שלנו והלוויינים שלה מהווים חלק מה- צביר-על בתולהשהוא עצמו מרכיב של Laniakea Sypercluster.
שני פיצוצים מבריקים של לידת כוכב תינוק
האפיזודה האינטנסיבית, אך קצרת המועד, של לידת כוכב תינוק לפני מיליארד שנים, נחשבת לאחד האירועים האנרגטיים ביותר בהיסטוריה של הגלקסיה שלנו. מאות אלפי כוכבים מסיביים שזה עתה נוצרו כנראה התפוצצו כסופרנובות בטווח של מיליוני שנים בודדות.
בגלל התצפיות החדשות הללו, אסטרונומים ימשיכו לחקור תכונה חשובה של שביל החלב שלנו. הגלקסיה שלנו היא א ספירלת סורגים. משמעות הדבר היא שהוא מתאפיין באזור מוארך המחושב באורך של בין 2,000 ל-15,000 שנות אור, ומחבר יחד את הקצוות הפנימיים של שתי הזרועות הספירליות הראשיות שלו. מאמינים שמבני סרגל גלקטיים אלה יעילים למדי בעת העברת גז לאזור המרכזי של הגלקסיה. זה יביא ללידתם של כוכבי תינוק חדשים לוהטים.
סביר להניח שאסטרונומים יעלו תרחישים חדשים שיסבירו את מיליארדי השנים השקטים שהיו עקרים מלידת כוכבי תינוק בדיסק הגלקטי הגרעיני. במהלך השנים השלוות הרבות הללו, גז כנראה לא הועבר למרכז הגלקטי בכמויות מספיקות כדי ליצור כוכבים חדשים. ד”ר פרנסיסקו נוגואראס לארה, המחבר הראשי של המאמר המתאר את המחקר הזה, ציין ב-16 בדצמבר 2019 הודעה לעיתונות של מקס פלאנק (MPIA). ש”או שהבר הגלקטי נוצר רק לאחרונה, או שברים כאלה אינם יעילים בהעברת גז כפי שנהוג להניח. במקרה האחרון, אירוע כלשהו – כמו מפגש קרוב עם גלקסיה ננסית – חייב להיות מופעל זרימת הגז לכיוון המרכז הגלקטי לפני כמיליארד שנים”. ד”ר לארה הייתה בעבר ב- אסטרופיסיקה דה אנדלוסיהוכיום הוא חוקר פוסט-דוקטורט ב MPIA.
שחזור מוצע זה של ההיסטוריה של הדיסק הגלקטי הגרעיני מבוסס על תכונות ידועות מסוימות של היווצרות כוכבים. כוכבים יכולים “לחיות” רק על שריפת המימן רצף ראשי לפרק זמן מוגדר. לדוגמה, לשמש שלנו בת כמעט 5 מיליארד שנים יש תוחלת “חיים” של 10 מיליארד שנים, והיא עדיין באמצע החיים. תוחלת החיים של כוכב מסוים מבוססת על המסה וההרכב הכימי שלו.
בכל פעם שנולדו מספר רב של כוכבים בו-זמנית – דבר שכיח בקוסמוס – יכולים האסטרונומים להתבונן במכלול, לתכנן בהירות כוכבים מול אדמומיות הצבע, ולהמשיך ולקבוע לפני כמה זמן היו האחים הכוכבים. נוֹלָד. אינדיקטור אחד לגיל הכוכבים מכונה גוש אדום. ה גוש אדום כוכבים החלו למזג הליום בליבותיהם – מה שאומר שהם כבר איחו את אספקת המימן הדרושה שלהם להליום. על ידי קביעת הבהירות הממוצעת של כוכבים בזה סְבַךאסטרונומים יכולים להסיק את הגיל של אותה קבוצת כוכבים.
למרות זאת, יש “תפיסה”. כל הטכניקות הללו דורשות מהאורגנים ללמוד כוכבים נפרדים. עבור האזורים המרכזיים של הגלקסיה שלנו, זה מהווה אתגר לא קטן. הסיבה לכך היא שכאשר נצפה מכדור הארץ, המרכז הגלקטי מוסתר מאחורי עננים עצומים של אבק מסתיר, ולכן נדרשות תצפיות אינפרא אדום כדי להציץ דרך ענני האבק המכסים הללו.
כמו כן, מחקרים כאלה עשויים לראות יותר מדי כוכבים במרכז שביל החלב שלנו. הדיסק הגלקטי צפוף מאוד, עמוס בין אלף למאה אלף כוכבים בקובייה עם אורך צד של שנת אור אחת. כאשר אסטרונומים צופים בשדות כוכבים צפופים מאוד מסוג זה, הדיסקות הכוכביות הללו יחפפו בתמונת הטלסקופ. הפרדת שדות כאלה לכוכבים בודדים היא קשה ביותר – אבל הכרחית אם צופה רוצה לשחזר את היסטוריית ההיווצרות של המרכז הגלקטי.
בהתחשב בכל האתגרים הללו, ד”ר ריינר שודל (Instituto de Astrofisica de Andalucia, PI של ה סקר גרעין גלקטי), של MPIA ד”ר נדין נוימאייר, ועמיתיהם החלו לתכנן כיצד להתמודד עם הבעיה. האסטרונומים הבינו שהם יצטרכו למצוא את המכשיר המתאים למשימה הקשה הזו. כפי שהסביר ד”ר נוימאייר ב-16 בדצמבר 2019 הודעה לעיתונות של MPIA “היינו זקוקים למכשיר קרוב לאינפרא אדום עם שדה ראייה גדול, המסוגל לצפות באזור המרכזי של שביל החלב שנמצא בשמיים הדרומיים”. ה- HAWK של מצפה הכוכבים הדרומי האירופי (ESO) הוכיח את עצמו כמכשיר אידיאלי לשימוש עבור הסקר שלהם. נֵץ היא מצלמת אינפרא אדום ב- טלסקופ גדול מאוד (VLT) ב מצפה פארנל של ה ESO בצ’ילה.
עבורם סקר גרעין גלקטי, האסטרונומים צפו באזור המרכזי של שביל החלב שלנו באמצעות HAWK-1 למשך 16 לילות. בכך הם הצליחו להשיג פוטומטריה מדויקת של יותר משלושה מיליון כוכבים. שימוש בטכניקה מיוחדת המכונה הדמיה הולוגרפית, האסטרונומים הצליחו להבחין בין כוכבים שהיו במרחק של 0.2 שניות קשת בלבד. עם רמת דיוק גבוהה זו, ניתן להבחין בין שני אגורות נפרדות כאשר צופים ממרחק של יותר מ-8 קילומטרים. צמד של גלויים בבירור גושים אדומים בדיאגרמת גודל הצבע שהתקבלה אפשרה לאסטרונומים לשחזר את היסטוריית ההיווצרות של הדיסק הגרעיני הגלקטי.
האסטרונומים חוקרים כיום את השפעת האבק על תצפיותיהם (הכחדה ואדמומיות). התחשבות בהשפעות האבק תעזור להם לבצע שחזורים מדויקים עוד יותר של ההיסטוריה של אזורי מרכז שביל החלב שלנו בעתיד.
