کشف درخشان‌ترین کهکشان

ستاره‌ها در فضای بیکران هستی همچون توپ‌هایی درخشان، رها و سرگردان نیستند. هر چند ستاره در قالب جهان جزیره‌هایی به نام «کهکشان» که متشکل از میلیاردها ستاره است سامان پیدا کرده‌اند. کهکشان‌ها در شکل‌های مارپیچی، مارپیچی ـ میله‌ای، بیضوی و نامنظم دیده می‌شوند.

کد خبر: ۸۰۶۵۰۲

اگر از کیهان‌شناسان بپرسید چند کهکشان در هستی وجود دارد، پاسخ آنها میلیون‌ها میلیون کهکشان است. آن هم در شرایطی که هر یک از این کهکشان‌ها خود میزبان میلیاردها ستاره‌ هستند؛ ستاره‌هایی که هریک می‌توانند به اندازه خورشید یا ده‌ها بار بزرگ‌تر یا کوچک‌تر از آن باشند.

ستاره‌ها از زمان پیدایش در ابرهایی که عمدتا متشکل از هیدروژن است، بسته به جرم و برخی خصوصیات دیگر طی چند ده میلیون تا چند میلیارد سال، فرآیندهای همجوشی هسته‌ای و تولید عناصر را در هسته خود انجام می‌دهند. برای مثال در هرلحظه در مرکز خورشید حدود 620 تن هیدروژن طی فرآیند همجوشی هسته‌ای با یکدیگر ترکیب می‌شوند و عنصر سنگین‌تر هلیم و مقادیر فراوانی گرما و انرژی را تولید می‌کنند که بخش ناچیزی از این نور و گرما را ما در زمین دریافت می‌کنیم. در مسیر تولید و تبدیل عناصر سنگین‌تر از هیدروژن در جدول تناوبی عناصر، ستاره‌ها دستخوش تحولاتی می‌شوند و ممکن است در مسیر انبساط ناشی از فعالیت‌های هسته‌ای و همین‌طور گرانش ناشی از جرم خود در مراحلی ناپایدار شده، منبسط ‌شوند و بعد در خود فرو ‌ریزند (رُمبش‌کنند)، دستخوش انفجارهای بسیار مهیبی شوند و دست آخر به کوتوله‌ای سفید، تپ‌اختر، سیاهچاله و... تبدیل شوند که توضیح دقیق درباره ویژگی‌های هر یک از این مراحل از حوصله این مقاله خارج است.

ویژگی‌های کهکشان کشف‌شده

29 اردیبهشت در همین صفحه مقاله‌ای را خواندید درباره دورترین کهکشانی که منجمان توانسته بودند ردی از آن در فاصله 13.1 میلیارد سال نوری از زمین بیابند. حالا خبر جدیدتر این است که بتازگی محققان ناسا با استفاده از نقشه‌بردار فروسرخ میدان دید باز (WISE) توانسته‌اند درخشان‌ترین کهکشان شناخته‌شده تا به امروز را در فاصله 12.5 میلیارد سال نوری کشف کنند. درخشندگی کهکشان بسیار درخشان WISE J224607 که در محدوده امواج فروسرخ تابش می‌کند، بیش از 300 هزار میلیارد برابر خورشید است و یک ابر سیاهچاله فوق‌العاده پرجرم را در مرکز خودجای داده است. این‌که چطور ممکن است چنین کهکشان‌هایی با چنین ابر سیاهچاله‌هایی در هستی وجود داشته باشد، از آن دست سوال‌هایی است که فعلا ستاره‌شناسان در پاسخ به آن چاره‌ای جز خاراندن سر خود ندارند و البته امیدوارند در آینده نه‌چندان دور بتوانند توضیح خوبی درباره‌اش ارائه کنند. البته فعلا فرضیه‎‌هایی ارائه می‌کنند، اما هنوز راه طولانی پیش رو دارند.

دو فرضیه درباره شکل‌گیری کهکشان‌ها

و سیاهچاله‌های بسیار پرجرم

یکی از این ایده‌ها به رُمبش و در خود فروریختن ستاره‌های اولیه‌ای که در هستی پدید آمدند، مربوط می‌شود. آن ستاره‌ها فقط از هیدروژن، هلیم و مختصری از بقایای به جامانده از مهبانگ تشکیل شده بودند و در بدو امر عناصر سنگین‌تری در ساختارشان وجود نداشت. از آنجا که راهی برای خنک‌شدن ستاره در اثر گرمای ناشی از رمبش گرانشی وجود نداشت، آنها می‌توانستند خیلی بزرگ شوند؛ حتی بزرگ‌تر از ستاره‌های غنی از عناصر فلزی که امروزه در هستی وجود دارد. بنابراین وقتی این ستاره‌های اولیه خیلی زود مراحل تحول و تکامل خود را سپری کردند، سیاهچاله‌های ابر پر جرمی را از خود به جا گذاشتند که صدها برابر خورشید جرم داشتند و البته بسیار پر جرم‌تر از سیاهچاله‌های امروزی بود. سپس همین سیاهچاله‌های بسیار بسیار پر جرم باجذب موادی که در نزدیکی‌شان بودند بر جرم خود باز هم افزودند.

اخترشناسان می‌گویند برای این‌که چنین سیاهچاله‌های اَبَر پُر جرمی در هستی به وجود بیاید، به سپری شدن زمان بسیار طولانی نیاز است. در حقیقت کل این فرآیند در زمان بسیاربسیار طولانی در حد صدها میلیون سال رخ داده است.

در نظریه دیگر این طور فرض شده است که شاید گازهای اولیه، کهکشان‌های بزرگی‌همچون WISE J224607 را بارور کرده باشد. در این مدل به جای تشکیل ستارگان، رشد و رمبش آنها، ابرهای گازی در کیهان اولیه مستقیما در یک سیاهچاله‌ها فرو ریخته‌اند. این سیاهچاله‌ها نه فقط باید دست‌کم 10 برابر، پرجرم‌تر از سیاهچاله‌های بارور شده با ستاره‌ها باشند، بلکه باید زمان بیشتری برای رشد و گسترش در اختیار داشته باشند.

پژوهشگرانی که کهکشان بسیار درخشان WISE J224607 را کشف کرده‌اند، در حال بررسی دیگر ویژگی‌هایی هستند که می‌تواند در خصوص چگونگی به وجود آمدن سیاهچاله‌هایی با چنین ابعاد بزرگ و با سرعت حیرت‌انگیز توضیح بهتری ارائه کند. این کاری است که اخترشناسان تا رسیدن به درک روشنی از تاریخچه پیدایش کیهان انجام خواهند داد.

سیاهچاله‌ها چگونه اجرامی هستند؟

سیاهچاله‌ها اجرامی بسیار بسیار پر جرم هستند. برای این‌که به درک بهتری از جرم سیاهچاله‌ها برسید می‌توانیم ابتدا زمین خودمان را در نظر بگیریم. مثلا برای فرار از گرانش زمین با جرم 1024×9736‌/‌5 کیلوگرم، اگر موشکی داشته باشیم کــه بتواند به سرعت 11.2 کیلومتر بر ثانیه حرکت کند؛ می‌تواند ما را از جاذبه زمین رها و به فضا ببرد. همین‌طور برای برخاستن از سطح ماه به موشکی نیاز است که بتواند به سرعت 4.2 کیلومتر بر ثانیه و برای فرار از گرانش خورشید به موشکی نیاز است که به سرعت بیشتر از 617 کیلومتر بر ثانیه حرکت کند . به این ترتیب هر چه جرم سیاره یا ستاره‌ای بیشتر باشد، برای فرار از جاذبه آن به سرعت بالاتری نیاز است. حالا تصور کنید جرم یک سیاهچاله آنقدر زیاد است که حتی اگر موشکی داشته باشیم که بتواند با سرعت نور (300 هزار کیلومتر بر ثانیه) حرکت کند، باز هم قادر به فرار از جاذبه آن نخواهد بود. بنابراین سیاهچاله‌ها شبیه به آن تصوری که معمولا ما از مفهوم سیاهچاله داریم در فضا نیستند. آنها فقط اجرام بسیار پرجرمی هستند که با ویژگی‌های نسبیتی خود، فیزیک متفاوتی با زمین ما دارند. به عبارت دیگر از آنجا که دانش اخترشناسان از جهان پیرامون از طریق نورهای تابیده شده از ستاره‌ها به ما رسیده است، چون هرگز نوری از سیاهچاله‌ها نمی‌تواند به ما برسد، پس تا ابد برای ما ناشناخته باقی خواهد ماند.

‌ در مرکز بیشتر کهکشان‌ها، بویژه کهکشان‌های مارپیچی، ستاره‌های بسیار پرجرم و اَبَر سیاهچاله‌های پرجرمی وجود دارد که گرانش آنها عامل قوام یافتن کهکشان‌هاست و همین گرانش بسیار شدید از جانب مرکز کهکشان‌هاست که موجب می‌شود ستاره‌ها به آرامی به دور مرکز کهکشان‌ خود بچرخند. برای مثال خورشید ما حدود هر 230 میلیون سال یک بار یک دور به دور مرکز کهکشان راه شیری می‌چرخد. تخمین زده می‌شود که حدود 200 میلیارد ستاره در ‌کهکشان راه شیری وجود داشته باشد و خورشید فقط یکی از آنهاست.