טלסקופ החלל היוקליד של אירופה גילה 31 קוואזרים מתקופת היקום המוקדמת, כולל שניים שהפכו להיות התצפיות הרחוקות ביותר שנעשו עד כה, לפי תוצאות שהפורסמו ב-Astronomy and Astrophysics והוכרזו על ידי סוכנות החלל האירופית ב-6 ביולי.
הגילויים החדשים כוללים חפצים עם זנבות אדומים בין 6.6 ל-7.8. מתוךיהם, שתיים נמצאים בזנבות של 7 או יותר, שהם תקופה של כ-770 מיליון שנים ראשונות של היקום, וכך מכפילים יותר מפעם אחת את מספר הקוואזרים הידועים מבעבר באותו מרחק. לפני כן, הוכשרו רק תשעה קוואזרים מחוץ לזנב של 7, וכעת המספר עומד על 23.
שני הקוואזרים המפורסמים ביותר, המוגדרים כ-EUCL J172902.75+641018.1 בזנב של 7.77 ושל EUCL J125308.55+705432.3 בזנב של 7.69, עולים על השיא שנקבע ב-2021 של זנב של 7.64. האור שהגיע אלינו מהם יצא כאשר היקום היה בערך בן כ-670 מיליון שנים בלבד, שהם כ-5 אחוז בלבד מהגיל הנוכחי שלו.
התגלית הזאת לא פותרת בעיה מתמשכת באופן ישיר אלא הופכת אותה לקשה יותר להימנע ממנה. עצמים מסוג זה מונעים על ידי חורים שחורים ששוטפים אטומי מסה בסדר גודל של מיליארד פעמים ממשקל השמש, והיה מאוד מעט זמן לבנות משהו כה כבד.
שני עצמים מקדמים את שיא הזנב מעבר ל-7.7
קוואזרים הם הלב המואר של גלקסיות שבהן חומר נודד במבול של חורים שחורים על בגודל של מיליארדי פעמים ממשקל השמש. במהלך שלב זה, גרעין הגלקסיה יכול לזרוח בחוזקה ולהאיר על כל הגלקסיה עצמה במאות עד אלפי מונים יותר מאשר שאר הגלקסיה כולה.
זיהוי שלהם במרחק כזה הוא מאתגר מסיבה ספציפית – התפשטות הקוסמית ממתחת את האור שלהם לתוך תת-אור אינפרא-אדום, מקום שבו האטמוספירה של כדור הארץ מבהירה מאוד ומטשטשת אותות חלשים.
הגישה של Euclid שיקפה תהליך משולב של למידת מכונה על תמונות אופטיות ותמונות קרובות לאינפרא-אדום, יחד עם מידע משלום הקרקע שהגיע מה-Hyper Suprime-Cam, סקר אנרגיית החושך וסקר שמיים של LOFAR במסילות של שני מטר, אשר אושר את שבירת ליפן-אלפא שמציינת מקור עם זנב גבוה. הקונסורציון Euclid דיווח כי האסטרטגיה שלו אישרה כ-30 אחוז מהמתמודדים כקוואזרים אמיתיים, שיעור שנמצא בכעשר פעמים יותר יעיל לעומת מאמצים קודמים.
אמר דמידינג יאנג ממתקן התצפית בליידן, הכותב הראשי של המאמר המגלה.
האתגר של הגדילה שמתחדד עם המספרים
הסיבה שאסטרונומים דואגים לסקר ולא רק לרשומות בודדות היא הקשר לסטטיסטיקה. עד כה, רק מעטים מהקוואזרים מזמן זה נודעו, והנמצאו היו בעיקר מהמבריקים ביותר ולכן הכי פחות מייצגים.
השילוב של Euclid בין שדה ראייה רחב לרגישות גבוהה, שמגיעה לדרגת בהירות של מ-24.5 במזרח הקרוב, מאפשר לאתר קוואזרים בעשרות עד מאות מונים פחות בבהירות מאשר סקרים מקיפים שהיו קודם לכן. משמעות הדבר שהמדגם מתחיל לכלול עצמים רגילים יותר מאשר רק קצוות קיצוניים.
השאלה המרכזית היא המנגנון — כיצד מגדלים חור שחור במשקל מיליארד פעמים יותר ממה שהשמש שוקלת בתוך כמה מאות מיליוני שנים בלבד. זה מחייב מסלולים מיוחדים כמו זרע ראשוני מאוד מסיבי, סחיפה מתמשכת בקצב גבוה או תערובת של שניהם, שהתיאוריה עדיין לא יודעת להסביר באופן מלא. אוכלוסייה גדולה ופחות מוטה מאפשרת תאורטיקנים לבדוק איזו scenarii יכולים לשחזר את המספרים שנצפו.
מחקר נלווה שנוהל על ידי סילביה בלדיטה מהמכון למדע אסטרונומיה של מקס פלאנק חקר את הקוואזר השני מבחינה עתיקה יותר ומצא אותו משולב בגלקסיה עמוסה אבק וגז הנמצאת בתהליכי יצירת כוכבים מהירה, מה שמוסיף הגבלה על איך המערכות הללו התאספו יחדיו.
תחנות התצפית בארה"ב סייעו באימות התוצאות
Euclid מצאה את המועמדים. לאימות ולוודאות, נדרשה ספקטרוסקופיה ממצפות כדור הארץ הגדולות, וברבות המוסדות האמריקאיים נעשה רוב העבודה הזו.
האימות הספקטרוסקופי בוצע באמצעות תצפיות ב-Keck בהוואי, בטלסקופים במגלן בצ'ילה ובטלסקופ הלבני הגדול באריזונה. התמיכה בתמונות שעזרו במיון קבעה על ידי Hyper Suprime-Cam שנמצא על טלסקופ סובארו ביפן.
חלוקה זו של העבודה שווה להכיר לקוראים שמשיקולים תקציביים והנדסיים חובבים את מעשי האסטרונומיה של ארה"ב, וגם נאס"א תרמה את הרגישות למכשירים של Euclid באינפרא-אדום הקרוב. טלסקופי חלל סוקרים, ויסותים קרקעיים מאשרים — בשותפות אין תוצאה לבד.
אמרה ולריה פטריעינו, המדענית הראשית של פרויקט Euclid בסוכנות האירופית, בהודעת הסוכנות.
סקר ממצאים שאינם שלמים, אך מבוססים
ההוכחה כאן היא איתנה יחסית לתחום, המוגדרת כמאומתת ספקטרוסקופית ומפורסמת בכתב עת מדעי שעבר ביקורת. אין מדובר ברשימות מועמדים או בטענות לפני פרסום אלא בתוצאות אמיתיות.
ההגבלות עוסקות בשלמות המידע – התוצאות מבוססות על כשנה וחצי של נתוני סקר רחב של Euclid, שהם חלק קטן ממתווה של שישה שנים של פעילות עתידית. שיטות הסינון מתאימות לחיפוש עצמים בעלי צבע ובהירות מסוים, ועל כן, קוואזרים שמוסטים מאוד על ידי אבק, או שנמצאים מחוץ לתחום המודל הצבעוני, יופיעו בחוסר.
ערכי הזנב במרחקים כאלה כוללים אי דיוקים במדידה, ולעיתים טענות השיא מתעדכנות. הערכות מסת החורים השחורים תלויים בקשרים סקלה שמותאמים למערכות קרובות, שיטה סטנדרטית שיש לה מגבלות שיטתיות ידועות. החשוב ביותר, מחקר זה אינו מסביר כיצד גודלים החורים השחורים אלא מציג אקו-ספירה מוגברת ומאוזנת יותר לבחינת תיאוריות.
מגמות מועדי שחרור הנתונים
שחרור הנתונים המרכזי הראשון של Euclid, DR1, מתוכנן לסוף 2026 ויכלול מפה ענקית של היקום, שנבנתה מהתבוננות שישה חודשים בלבד, ותאפשר לקבוצות מחקר עצמאיות לנתח מחדש את התמונות ולחפש עצמים שהחוקר הראשון אולי פספס.
Euclid שוגר ב-יולי 2023 והחל את משימות המדע השגרתיות ב-14 בפברואר 2024. הסקר הרחב יכסה יותר משליש מהשמיים, והצוות מצפה שככל שיימשך שמונת השנים, יתגלה עוד מאות קוואזרים רחוקים, ואולי גם את הראשון שמחוץ לזנב של 8.
המסר המעשיר לקורא הוא פשוט — התגלית הזו לא תימנע מלהשפיע על תורת היקום. היא מציינת את היקף ההבנות שיש לנו לגבי כיצד נוצרו החורים השחורים הגדולים ביותר ביקום, והעדכון הבא יהיה עם שחרור הנתונים שיתרחש בסוף השנה הזו.
