היקום הנצפה מכיל כ -100 מיליארד גלקסיות. קיימות גלקסיות מסוגים שונים: ספירלות, אליפטיות ואי-סדירות, והן נמצאות בקבוצות או באשכולות. קצב היווצרות הכוכבים בגלקסיות תלוי בשני גורמים: א. כמות גז ממוחזר שנמצא בהן, שנוצר בשלבים המאוחרים של התפתחות הכוכבים; ב. כמה גז חדש זמין עשוי ליפול אליהן מהחלל שבין הגלקסיות. גלקסיות נצפו כבר ביקום העתיק, כחצי מיליארד שנים לאחר המפץ הגדול. האם ניתן לרכז את כל המידע הזה, כדי לספר את ההיסטוריה של היווצרות כוכבים ביקום?
באדיבות NASA
ניתן להשיב בזהירות – שכן, הדבר ניתן במידה רבה. סקרים גדולים שמדדו את היווצרות הכוכבים לאורך הזמן הקוסמי, בכל סוגי הגלקסיות מיקמו אותם בתרשים האבל. לפי התוצאות של סקרים אלה היקום כיום הוא מקום שקט בהשוואה למה שהיה בעבר. ככל שהגלקסיות התמזגו מגופי חומר קטנים יותר, קצב היווצרות הכוכבים גדל. ביקום הקטן והמצומצם כמות הגז שאפשרה יצירת הכוכבים הייתה רבה ביותר. בסך הכל, שיעור היווצרות הכוכבים הגיע לשיא כ- 3.5 מיליארד שנים אחרי המפץ הגדול, הערך של היסט לאדום בגלקסיות מתקופה זו הוא z = 2. מאז יורד קצב היווצרות הכוכבים באופן אקספוננציאלי. מחצית מהמסה הכוכבית שנראית כיום נוצרה במשך יותר מ- 8 מיליארד שנה. שיעור היווצרות הכוכבים כיום הוא רק 1/30 מהשיא ההיסטורי. קצב היווצרות הכוכבים דועך ורוב הגלקסיות הן גלקסיות זקנות וגוססות. יש לנו מזל שאנחנו חיים באחת הגלקסיות הספירלות החיוניות ביקום.
סיפור זה משתקף גם בסיפור צמיחת חורים שחורים במרכזי הגלקסיות. החורים השחורים העל-מסיבים נוצרו בשלב מוקדם של היקום, וחוו את שיא הפעילות שלהם ב- z = 2, כאשר צפיפות המרחב של פעילות הקוואזר הייתה גבוהה פי כמה בהשוואה לצפיפות המרחב סביבם כיום. מורעבים לדלק, רוב החורים השחורים המרכזיים האלה השתתקו – חדלו לפלוט קרינה. מגמה נוספת שנראתה בסקרי גלקסיות על צמצום קצב יצירת כוכבים. לפי ההשקפה ההירארכית היווצרות הגלקסיות החלה כאשר גלקסיות קטנות נוצרו תחילה והתמזגו כדי לייצר גלקסיות גדולות יותר, במהלך התפתחות היקום. אם היווצרות הכוכבים עוקבת אחר הגידול האופייני של רוב הגלקסיות, הרי היווצרות הכוכבים הקדומה ביותר צריכה הייתה להתרחש בגלקסיות קטנות, בעוד שהיווצרות כוכבים מאוחרת התקיימה בגלקסיות גדולות כמו שביל החלב. למעשה, מה שהתגלה במחקר הוא כמעט הפוך – נראה כי היווצרות הכוכבים הקדומה ביותר ביקום התרחשה בגלקסיות גדולות, אך ככל שהיקום הלך והזדקן דעכה היווצרות הכוכבים, למרות שלא חדלה בגלקסיות קטנות יותר. תהליך דומה התרחש גם בגלקסיות פעילות. בימים אלה השיא בצפיפות קוואזרים מתרחש בנוכחות חורים שחורים צנועים, לא הקוואזרים המסיביים ביותר. צמצום מספר הקווזארים הוא עדיין תחום פעיל מאוד במחקר, אך המנגנונים השולטים על היווצרות כוכבים והופעתם של חורים שחורים הם בבירור מורכבים יותר מכפי שאסטרונומים חשבו בעבר. יידרש סקר גדול נוסף בעתיד כדי להגיע להבנה טובה יותר.
Author: Chris Impey