גז קר ולא חם: פריצת דרך בהבנת אופן היווצרות גלקסיות

קבוצת מחקר בינלאומית, שבה שותפים אסטרופיזיקאים מהאוניברסיטה העברית, הצליחה לזהות זרמים קרים של גז, בעיקר מימן, בשתי גלקסיות שונות ובכך איששו ניבויים תיאורטיים של חוקרים ממכון רקח לפיסיקה, פרופ׳ אבישי דקל וד"ר יובל בירנבוים. התיאוריה מנוגדת לגישה שהייתה מקובלת על ידי אסטרופיזיקאים ברחבי העולם לגבי היווצרות גלקסיות. עד תגלית זו, התיאוריה הרווחת בקהילה המחקרית הניחה שגלקסיות נוצרות על ידי נפילה איטית מכל הכיוונים של גז חם שהתקרר לאיטו.

המארג הקוסמי כפי שנראה בהדמיית מחשב. החומר ביקום (שרובו אפל) מתפלג במבנה של רשת דמוית קורי עכביש. החומר זורם לאורך הקורים אל נקודות הצומת שבהן נוצרות הגלקסיות (נקודות בהירות).(צילום: מתוך המחקר)

במאמר, שהתפרסם ב-Nature Astronomy, כתבו החוקרים הכוללים את פרופ' דקל ועמיתים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה בראשות פרופ׳ כריס מרטין, על זיהוי תצפיתי של זרמים של גז קר בשתי גלקסיות רחוקות. באמצעות מיכשור מתקדם על טלסקופ Keck בהוואי, הצליחו החוקרים לזהות זרמים קרים בגלקסיות הסמוכות לקוואזר, שהוא מקור אור חזק ביותר שאורו נובע מסביבת חור שחור ענק. הקרינה מהקוואזר מאירה את הזרמים הקרים ומאפשרת לזהות אותם. התצפיות מראות שתכונות הזרמים הקרים הניצפים דומות לתיאוריה של פרופ' דקל ועמיתיו.

בשנת 2009, פרופ' דקל ועמיתיו מהאוניברסיטה העברית, פרסמו מחקר תיאורטי במגזין Nature, שבו הם ניבאו באמצעות הדמיות מחשב מתקדמות שהגלקסיות נוצרות על ידי זרמים של גז קר (מימן והליום), שזורמים אל הגלקסיה ממרחקים גדולים תוך כדי סיבוב. מקורם של זרמים אלה בשלד של המארג הקוסמי, שהוא המבנה שמתאר את התפלגות החומר, ברובו חומר אפל, בממדים הגדולים ביקום.

תמונת תקריב מהדמית מחשב של שלושה זרמי גז קר (ירוק) הזורמים מהמארג הקוסמי אל גלקסיה (אדום וצהוב).(צילום: מתוך המחקר)

הדמית מחשב מראה את אופן הזרימה של הזרמים הקרים אל הגלקסיה, נפילה פנימה תוך סיבוב. התצפיות החדשות אכן מדדו תנועות זרימה דומות עם סיבוב משמעותי שמתאים לניבויים התיאורטיים(צילום: מתוך המחקר)

אספקת הגז לגלקסיה בזרמים קרים צרים בודדים משנה באופן בסיסי את הבנת הקהילה המחקרית של אופן היווצרות הגלקסיות, ובפרט מסבירה את הקצב הגבוה של היווצרות כוכבים, את גודלן של הגלקסיות והמבנה שלהן.

בעקבות הניבוי התאורטי של פרופ' דקל ועמיתיו, החל שיתוף פעולה הדוק בין חוקרים ומכוני מחקר ממספר מדינות בניסיון לזהות ולמדוד את הזרמים הקרים באופן נסיוני. החוקרים אומרים כי הזיהוי התצפיתי של הזרמים הקרים הוא קשה ומאתגר, מפני שהם פולטים רק שטף קטן של קרינה. איתור הזרמים הינו שלב חשוב באישוש התצפיתי של הניבוי, אשר ממשיך ביתר שאת באמצעות טלסקופים שונים מהארץ ומהחלל. פרופ' דקל סיכם: "מדובר במהפכה בתחום, המספקת הבנה חדשה לחלוטין של איך נוצרות גלקסיות"

 למחקר:

https://www.nature.com/articles/s41550-019-0791-2