شکل کهکشان‌ها

اشکال کهکشان‌ها بر اساس شیوه‌ای طبقه‌بندی می‌شود که طبق شیوه‌ی طبقه‌بندی ستاره‌شناس آمریکایی، ادوین هابل، شکل یافته‌است. ستاره‌شناسان کهکشان‌ها را بر اساس شکل آن‌ها در دسته‌های مارپیچی و بیضی طبقه‌بندی می‌کنند. کهکشان مارپیچ، ظاهری مانند دیسک با مرکزی متورم دارد. این دیسک شبیه به فرفره، بازوهای مارپیچ درخشانی دارد که از مرکز آن بیرون زده‌اند. راه شیری یک کهکشان مارپیچ است. همه‌ی کهکشان‌های مارپیچ مانند فرفره در گردشند؛ اما با سرعت کم. برای مثال راه شیری یک دور گردش کامل خود را در مدت 250 میلیون سال انجام می‌دهد.

در کهکشان‌های مارپیچی، ستاره‌های جدید دائماً در حال به وجود آمدن از دل گاز و غبار می‌باشند. گروه‌های کوچک ستارگان که خوشه‌های محلی نامیده می‌شوند اغلب پیرامون کهکشان‌های مارپیچ قرار دارند. یک خوشه‌ی محلی معمولی حدود یک میلیون ستاره دارد.

شکل کهکشان‌های بیضی، از کره‌ی کامل تا بیضی‌های مسطح، متفاوت است. در مرکز این‌گونه کهکشان‌ها نور بسیار شدید است اما کم‌کم به سمت لبه‌ها از شدت آن کاسته می‌شود. تا آنجا که ستاره‌شناسان تشخیص داده‌اند، کهکشان‌های بیضی شکل با سرعت بسیار کمتر از کهکشان‌های مارپیچ در گردشند و یا اصلاً حرکت نمی‌کنند. به نظر می‌رسد ستارگان درون این کهکشان‌ها در مدارهای تصادفی در گردشند. ظرفیت گاز و غبار این نوع کهکشان‌ها کمتر از کهکشان‌های مارپیچ است؛ بنابراین ستارگان کمتری در آن‌ها متولد می‌شوند.

کهکشان‌های نوع سوم، اشکال بی‌قاعده‌ای دارند. بعضی از آن‌ها بیشتر شامل ستارگان آبی و گازهای پف کرده‌اند؛ اما غبار کمی دارند. ابرهای ماژلانی از این گروه کهکشان‌ها هستند. بعضی دیگر از این کهکشان‌ها بیشتر شامل ستارگان جوان نورانی در میان گاز و غبارند.

کهکشان‌ها نسبت به یکدیگر در حرکتند و دو کهکشان به طور محلی به قدری به یکدیگر نزدیک می‌شوند که نیروهای گرانشی آن‌ها باعث تغییر شکلشان می‌شود. کهکشان‌ها حتی می‌توانند با هم برخورد کنند. اگر دو کهکشان با سرعت زیاد با هم برخورد کنند، بدون اثر یا با تأثیرات اندک از یکدیگر عبور می‌کنند؛ اما اگر دو کهکشان با سرعت کم با یکدیگر برخورد نمایند، ممکن است با یکدیگر متحد شده و کهکشانی بزرگ‌تر از دو کهکشان قبل ایجاد کنند. نتیجه‌ی این اتحاد می‌تواند میله‌ای مارپیچی از ستارگان را به وجود آورد که تا صد هزار سال نوری در فضا امتداد دارند.

انتشارات کهکشانی

همه‌ی کهکشان‌ها انرژی را به صورت امواج مرئی و دیگر امواج الکترومغناطیس، منتشر می‌کنند. به ترتیب کاهش طول موج (فاصله‌ی دو تاج متوالی موج)، این پرتوها عبارتند از: امواج رادیویی، امواج فروسرخ، نور مرئی، پرتو فرابنفش، اشعه‌ی ایکس و پرتو گاما. همه‌ی این امواج در کنار یکدیگر، طیف الکترومغناطیس را ایجاد می‌کنند.

منابع زیادی از انرژی در کهکشان‌ها نهفته است. مقدار زیادی از آن مربوط به گرمای ستارگان و ابرهای گاز و غبار یا سحابی‌ها می‌باشد. تعدادی از پدیده‌های مهیب کهکشانی نیز مقادیر بسیار زیادی انرژی آزاد می‌کنند. این پدیده‌ها دو نوع انفجار ستاره‌ای را در بر می‌گیرند.

اول: انفجارهای «نواختر» که در آن‌ها یکی از دو ستاره‌ی ساختارهای دوتایی، به فضا گاز و غبار پرتاب می‌نماید.

دوم: انفجارهای «ابرنواختر» که در آن‌ها یک ستاره متلاشی شده و سپس بیشتر مواد خود را به فضا پرتاب می‌کند.

یک ابرنواختر ممکن است که از خود جرمی فشرده و نامرئی به نام سیاه‌چاله بر جای گذارد. سیاه‌چاله آن‌چنان نیروی گرانش قدرتمندی دارد که هیچ چیز حتی نور نیز نمی‌تواند از آن عبور کند.

ابرنواختر همچنین ممکن است که از خود یک ستاره‌ی نوترونی بر جای گذارد. این نوع ستاره آکنده از ذرات نوترون است. به طور طبیعی این ذرات فقط در هسته‌ی اتم‌ها وجود دارند. برخی ابرنواخترها نیز چیزی از خود باقی نمی‌گذارند.

شدت پرتوهایی که از یک ستاره در طول موج‌های متفاوت منتشر می‌شود، به دمای سطح ستاره وابسته است؛ برای مثال خورشید که دمای سطحی معادل 5500 درجه‌ی کلوین دارد، بیشتر انرژی خود را در طیف نور مرئی گسیل می‌کند. به این نوع انتشار انرژی، «پرتو حرارتی» می‌گویند.

درصد کمی از کهکشان‌ها که کهکشان‌های فعال نامیده می‌شوند، مقادیر بسیار بسیار زیادی انرژی منتشر می‌نمایند. منبع این انرژی پدیده‌هایی است که در اجرام مرکزی این کهکشان‌ها ایجاد می‌شود. توزیع این طول موج‌های منتشر شده با ستارگان معمولی فرق می‌کند. به این نوع انتشار، «پرتو غیرحرارتی» می‌گویند.

قدرتمندترین منابع انتشار این تابش، اجرامی به نام کوازار می‌باشند. کوازارها مقادیر شگرفی امواج رادیویی، فروسرخ، فرابنفش، ایکس و گاما منتشر می‌کنند. برخی از کوازارها، که در تصاویر شبیه به ستارگانند، هزار برابر کل کهکشان راه شیری انرژی تولید می‌کنند. کوازار که مخفف عبارتی به معنای شبه ستاره‌ای (quasi-stellar) است، دراصل به معنای منبع رادیویی شبه ستاره‌ای می‌باشد. این نام در پی این حقیقت به این اجرام اطلاق گردید که نخستین بار این اجرام به سبب انتشار امواج رادیویی شناخته شدند و بسیار شبیه ستارگان به نظر می‌رسیدند.

نوعی کهکشان مارپیچی به نام سیفرت (Seyfert) وجود دارد. این نوع کهکشان مقادیر زیادی پرتو فروسرخ، امواج رادیویی و اشعه‌ی ایکس منتشر می‌کند.

این نوع کهکشان‌ها به یاد ستاره‌شناس آمریکایی، کارل سیفرت (Carl K. Seyfert)، نام‌گذاری شده‌اند. وی موفق شد برای نخستین بار در سال 1321، این نوع کهکشان‌ها را کشف نماید.

برخی از کهکشان‌های فعال، فواره‌ها و حباب‌هایی از ذرات باردار الکتریکی منتشر می‌کنند. این ذرات شامل پروتون‌ها و پوزیترون‌ها با بار الکتریکی مثبت و الکترون‌ها با بار الکتریکی منفی هستند. الکترون و پروتون ذرات تشکیل‌دهنده‌ی ماده می‌باشند؛ اما پوزیترون‌ها ذرات ضد ماده‌ها هستند. آن‌ها ذرات ضد الکترون می‌باشند و جرمی معادل جرم الکترون دارند.

این‌طور تصور می‌شود که شدت فعالیت‌های کهکشان‌های فعال به دلیل وجود سیاه‌چاله‌ای عظیم در مرکز کهکشان باشد. این سیاه‌چاله ممکن است یک میلیارد بار سنگین‌تر از خورشید باشد. از آنجا که این سیاه‌چاله بسیار پر جرم و فشرده است، نیروی گرانش آن برای بلعیدن ستارگان اطراف قدرت لازم را دارد. گاز و غباری که به این صورت وارد سیاه‌چاله می‌شود، جرم دیسک موادی را که به دور سیاه‌چاله در گردش است، بیشتر می‌کند. در همین حال موادی که در گوشه‌ی درونی این دیسک قرار گرفته‌اند وارد سیاه‌چاله می‌شوند. ماده ضمن سقوط، انرژی خود را از دست می‌دهد. این انرژی به شکل دسته پرتوهایی به بیرون از کهکشان پرتاب می‌شوند.

راه شیری، یک کهکشان فعال نیست؛ اما یک منبع بسیار قوی تابشی در مرکز خود دارد. دلیل انتشار این تابش ممکن است سیاه‌چاله‌ای باشد که جرم آن یک میلیون برابر جرم خورشید است.

منشأ کهکشان‌ها

دو نوع تئوری اصلی در مورد منشأ کهکشان‌ها مفروض است. سرآغاز هر دو نوع تئوری، انفجار بزرگ است. انفجاری که ده تا بیست میلیارد سال پیش رخ داد و سرآغاز جهان شد. اندکی پس ازآن انفجار، مقادیری از گاز به یکدیگر پیوستند. سپس گرانش به آرامی آن‌ها را به کهکشان‌ها تبدیل نمود.

تفاوت این دو تئوری در بیان نحوه‌ی رشد کهکشان‌ها است. تئوری نوع اول بر این اساس است که ابتدا اجرام کوچک شکل گرفتند و از پیوستن این اجرام، کهکشان‌ها به وجود آمدند. بر اساس تئوری نوع دوم نخست کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی به وجود آمده‌اند. سپس ستارگان و اجرام کوچک در دل این کهکشان‌ها پدیدار شدند. با این حال همه تئوری‌های مربوط به تشکیل کهکشان‌ها پس از انفجار بزرگ به این نتیجه رسیده‌اند که پس از شکل‌گیری نخستین کهکشان‌ها، این روند متوقف شده و هیچ کهکشان جدیدی به وجود نیامده است یا دست کم تعداد بسیار اندکی کهکشان جدید ایجاد شده است.

ستاره‌شناسان، مدارکی به دست آورده‌اند که شرایط پیش از تشکیل کهکشان‌ها را بیان می‌کند. در سال 1343، دو فیزیک‌دان آمریکایی به نام‌های آرنو پنزیاس (Arno Penzias) و روبرت ویلسون (Robert Wilson)، امواج رادیویی ضعیفی را در آسمان شناسایی کردند. بر اساس تئوری انفجار بزرگ، این امواج، تشعشعات باقیمانده از انفجار بزرگ می‌باشند. ابتدا چنین به نظر می‌رسید که قدرت این امواج از هر سوی یک اندازه است،

تا این‌که در سال 1371، ماهواره‌ای به نام کاوشگر گذشته کائنات (COBE) تفاوت‌های بسیار اندکی را در قدرت این امواج کشف کرد.

این تفاوت از تفاوت چگالی مواد پس از انفجار بزرگ ناشی می‌شود. در قسمت‌هایی از فضا که چگالی بیشتر بود، نیروی گرانشی قوی‌تری به وجود آمد. در نتیجه انبوه مواد در این مناطق شکل گرفته و با افزایش تراکم مواد، کهکشان‌ها پدیدار شدند.

بیشتر مشاهدات ستاره‌شناسی به منظور تأیید تئوری انفجار بزرگ صورت گرفته‌اند.

بر اساس این تئوری‌ها، جهان همچنان در حال گسترش است. دو نوع از مشاهدات به شدت، این امر یعنی گسترش جهان را تأیید می‌کنند. این مشاهدات ثابت می‌کنند که همه‌ی کهکشان‌ها در حال دور شدن از یکدیگر هستند؛ علاوه بر آن، کهکشان‌های دورتر از کهکشان راه شیری با سرعت بیشتری در حال دور شدن می‌باشند.

این ارتباط مابین فاصله و سرعت کهکشان‌ها به نام قانون هابل شناخته می‌شود. ادوین هابل (Edwin P. Hubble)، ستاره‌شناس آمریکایی، در سال 1307 این ارتباط را کشف و گزارش نمود.

ستاره‌شناسان سرعت حرکت کهکشان‌ها را به کمک شیوه‌ی انتقال به سرخ تخمین می‌زنند. انتقال به سرخ نوعی اندازه‌گیری امواج الکترومغناطیس می‌باشد که توسط جرمی در فضا منتشر می‌شود. با تجزیه‌ی نور کهکشان‌ها، طیف آن‌ها به دست می‌آید. در طیف یک کهکشان تعدادی خطوط تیره وجود دارد که بیانگر دما، چگالی و ترکیبات شیمیایی می‌باشند. چنانچه کهکشانی در حال دور شدن از ما باشد، این خطوط به انتهای طیف یعنی به سمت رنگ قرمز متمایل می‌شوند. هرچه این تمایل و انتقال به سمت رنگ قرمز در طیف بیشتر باشد، سرعت دور شدن کهکشان مورد نظر از ما بیشتر است.

دانشمندان با بررسی درخشش یک کهکشان و یا بررسی مقدار درخشش اجرام خاصی مانند ستارگان متغیر و ابرنواخترها در آن، فاصله‌ی بین کهکشان‌ها را تخمین می‌زنند.

تکامل کهکشان‌های مارپیچ

ستاره‌شناسان نمی‌توانند به درستی بفهمند که مارپیچ‌های کهکشانی چگونه تکامل یافته و هنوز وجود دارند. معما زمانی آشکار می‌شود که درباره‌ی چرخش این کهکشان‌ها فکر کنیم. چرخش این کهکشان‌ها بسیار شبیه به خامه روی سطح فنجان قهوه است. بخش مرکزی کهکشان تقریباً مانند یک چرخ، می‌چرخد و بازوها به دنبال آن. یک بازوی مارپیچ در حال گردش حول مرکز را تصورکنید که در هر 250 میلیون سال یک‌بار گردش خود را کامل می‌کند؛ مانند بازوهای کهکشان راه شیری. بعد از چند بار گردش، احتمالاً ظرف دو میلیارد سال، این انتظار می‌رود که عمر بازوی مارپیچ به پایان رسیده و شکل خود را از دست بدهد؛ اما تقریباً همه‌ی کهکشان‌های مارپیچی عمری بیش از دو میلیارد سال دارند.

راه حل ارائه شده برای معما این است که تفاوت نیروی گرانش در این نوع از کهکشان‌ها می‌تواند ستارگان، غبار و گاز موجود را بکشد و یا هل دهد. این فعالیت باعث به وجود آمدن موج‌هایی می‌شود که شبیه به امواج صوتی می‌باشند. از آنجا که کهکشان در حال گردش است، این امواج در یک مسیر مارپیچ حرکت می‌کنند و باعث تراکم چگالی در این مسیرهای مارپیچ می‌شوند.

اعداد حاکم بر کهکشان‌ها

پروفسور «سرمارتین ریس»، یکی از پیشگامان کیهان‌شناسی در جهان است. وی استاد تحقیقات انجمن سلطنتی در دانشگاه «کمبریج» و دارای عنوان اخترشناس سلطنتی بوده و در عین حال عضو آکادمی ملی علوم آمریکا و آکادمی علوم روسیه نیز می‌باشد. پروفسور «ریس» ضمن مشارکت با چندین همکار بین‌المللی ایده‌های بسیار مهمی در مورد سیاه‌چاله‌ها، تشکیل کهکشان‌ها و اخترفیزیک انرژی بالا، داشته است.

آنچه در این مطلب آورده شده است خلاصه‌ی مقاله وی در مورد «شش» عدد حاکم بر کل جهان است که از زمان انفجار بزرگ شکل گرفته‌اند.

پروفسور «سرمارتین ریس» معتقد است: اگر هر کدام از این اعداد با مقدار فعلی آن کمی فرق داشت، هیچ ستاره، سیاره یا انسانی در جهان وجود نداشت. قوانین ریاضی، عامل تحکیم ساختار جهان است.

این قاعده فقط شامل اتم‌ها نمی‌شود؛ بلکه کهکشان‌ها، ستاره‌ها و انسان‌ها را نیز در برمی گیرد. خواص اتم‌ها، از جمله اندازه، جرم آن‌ها و انواع مختلفی که از آن‌ها وجود دارد و نیروهایی که آن‌ها را به یکدیگر متصل می‌کند، عامل تعیین‌کننده‌ی ماهیت شیمیایی جهانی است که در آن به سر می‌بریم. تعداد بسیار اتم‌ها به نیروها و ذرات داخل آن‌ها بستگی دارد.

نیروی گرانش، اجرامی را که اخترشناسان مورد بررسی قرار می‌دهند (سیارات، ستارگان و کهکشان‌ها) کنترل می‌کند و همه‌ی این موارد در جهان به شکل گسترشی روی می‌دهد که خواصش در لحظه‌ی انفجار بزرگ اولیه در آن تثبیت شده است. علم با تشخیص نظم و الگوهای موجود در طبیعت پیشرفت می‌کند؛ بنابراین پدیده‌های هرچه بیشتری را می‌توان در دسته‌ها و قوانین عام گنجاند.

نظریه پردازان در تلاشند اساس قوانین فیزیکی را در مجموعه‌های منظمی از روابط و چند عدد خلاصه کنند. هنوز هم تا پایان کار راه زیادی باقی مانده است؛ اما پیشرفت‌های به دست آمده نیز چشمگیر هستند.

در آغاز دهه‌ی هشتاد، شش عدد معرفی شدند که به نظر می‌رسد از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردارند. دو تا از این اعداد به نیروهای اساسی مربوط می‌شوند. دو تای دیگر، اندازه و ساختار نهایی جهان ما را تثبیت می‌کند و بیانگر آن هستند که آیا جهان برای همیشه امتداد می‌یابد یا خیر؟ و دو عدد باقیمانده بیانگر خواص خود فضا هستند. این شش عدد با یکدیگر نسخه‌ای را برای جهان تشکیل می‌دهند. گذشته از این، جهان نسبت به مقدار این شش عدد بسیار حساس است و اگر یکی از این اعداد تنظیم نشده باشد، آن وقت نه ستاره‌ای در جهان وجود می‌داشت و نه حیاتی. سه تا از این اعداد، که به جهان در مقیاس بزرگ وابسته است، به تازگی با دقت زیاد اندازه‌گیری شده است.

سر برآوردن حیات انسان در سیاره‌ی زمین حدود شش میلیارد سال به درازا کشیده است. حتی پیش از آنکه خورشید ما و سیارات گرداگرد آن تشکیل شوند، ستاره‌های قدیمی‌تر، هیدروژن را به کربن، اکسیژن و دیگر اتم‌های جدول تناوبی تبدیل می‌کردند. این فرآیند حدود ده میلیارد سال به درازا کشیده است. اندازه‌ی جهان قابل مشاهده تقریباً برابر فاصله‌ای است که نور بعد از انفجار بزرگ پیموده است؛ بنابراین این جهان قابل مشاهده کنونی باید بیش از ده میلیارد سال نوری وسعت داشته باشد. با این اوصاف، بسیاری از مناقشات پردامنه و طولانی مباحث کیهان شناختی، امروزه دیگر پایان یافته و در مورد بسیاری از مواردی که پیش از این موضوع بحث بودند، دیگر مناظره‌ای صورت نمی‌گیرد.

«انیشتین» در یکی از مشهورترین کلمات قصار خود می‌گوید: «غیر قابل درک‌ترین چیز در مورد جهان، قابل درک بودن آن است.» وی در این عبارت بر شگفتی خود در مورد قوانین فیزیک که ذهن ما نسبتاً با آن‌ها خو گرفته و تا حدودی با آن‌ها آشناست، تأکید می‌کند. قوانینی که نه فقط در روی زمین بلکه در دوردست‌ترین کهکشان‌ها هم مصداق دارد.

«نیوتن» به ما آموخت، همان نیرویی که سیب را به سمت زمین می‌کشد، ماه و سیارات را در مدار خود به گردش در می‌آورد. هم اکنون می‌دانیم همین نیروست که عامل تشکیل کهکشان‌ها است و همین نیروست که باعث می‌شود ستاره‌ها به سیاه‌چاله تبدیل شوند. قوانین فیزیک و هندسه ممکن است در جهان‌های دیگر متفاوت باشد و چیزی که جهان ما را از سایر جهان‌ها متمایز می‌کند، ممکن است همین شش عدد باشد.

1. عدد کیهانی امگا نشان‌دهنده‌ی مقدار ماده‌ی کهکشان‌ها، گازهای پراکنده و ماده‌ی تاریک در جهان ماست. «امگا» اهمیت نسبی گرانش و انرژی انبساط در جهان را به ما ارائه می‌دهد. جهانی که امگای آن بسیار بزرگ است، بایستی مدت‌ها پیش از این درهم فرورفته باشد و در جهانی که امگای آن بسیار کوچک است، هیچ کهکشانی تشکیل نمی‌شود. تئوری تورم انفجار بزرگ می‌گوید، امگا باید یک باشد، هرچند اخترشناسان درصددند مقدار دقیق آن را اندازه بگیرند.

2. اپسیلون بیانگر آن است که هسته‌های اتمی با چه شدتی به یکدیگر متصل شده‌اند و چگونه تمامی اتم‌های موجود در زمین شکل گرفته‌اند. مقدار اپسیلون، انرژی ساطع شده از خورشید را کنترل می‌کند و از آن حساس‌تر اینکه، چگونه ستارگان، هیدروژن را به تمامی اتم‌های جدول تناوبی تبدیل می‌کنند. به دلیل فرآیندهایی که در ستارگان روی می‌دهد، کربن و اکسیژن عناصر مهمی محسوب می‌شوند؛ ولی طلا و اورانیوم کمیاب هستند. اگر مقدار اپسیلون 006‏/0 یا 008‏/0 بود ما وجود نداشتیم. عدد کیهانی ε تولید عناصری را کنترل می‌کند که باعث ایجاد حیات می‌شوند (کربن، اکسیژن، آهن و...) یا سایر انواع که باعث ایجاد جهانی عقیم می‌شود.

3. اولین عدد مهم تعداد ابعاد فضا است. ما در جهانی سه بعدی زندگی می‌کنیم. اگر D برابر دو یا چهار بود امکان تشکیل حیات وجود نداشت. البته زمان را می‌توان بعد چهارم فرض کرد؛ اما باید درنظر داشت که بعد چهارم از لحاظ ماهیت با سایر ابعاد تفاوت اساسی دارد؛ چرا که این بعد همانند تیری رو به جلو است و ما فقط می‌توانیم به سوی آینده حرکت کنیم.

4. چرا جهان پیرامون این چنین وسیع است که در طبیعت عدد مهم و بسیار بزرگی وجود دارد. N نشان‌دهنده‌ی نسبت میان نیروی الکتریکی است که اتم‌ها را کنار یکدیگر نگاه می‌دارد و نیروی گرانشی میان آن‌هاست. اگر این عدد فقط چند صفر کمتر می‌داشت، فقط جهان‌های مینیاتوری کوچک و با طول عمر کم می‌توانست به وجود آید و هیچ موجود بزرگ‌تر از حشره نمی‌توانست به وجود آید و زمان کافی در اختیار نبود تا حیات هوشمند به تکامل برسد.

5. هسته‌ی اولیه تمام ساختارهای کیهانی (ستاره‌ها، کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی) در انفجار بزرگ اولیه تثبیت شده است. ساختار یا ماهیت جهان به عدد Q بستگی دارد که نسبت دو انرژی بنیادین است. اگر Q کمی کوچک‌تر از این عدد بود، جهان بدون ساختار بود و اگر Q کمی بزرگ‌تر بود، جهان جایی بسیار عجیب و غریب به نظر می‌رسید؛ چراکه تحت سیطره‌ی سیاه‌چاله‌ها قرار داشت.

6. اندازه‌گیری عدد «لاندا» در بین این شش عدد، مهم‌ترین خبر علمی می‌باشد؛ اگرچه مقدار دقیق آن هنوز هم در پرده‌ی ابهام قرار دارد. یک نیروی جدید نامشخص، نیروی «ضدگرانش» کیهانی، میزان انبساط جهان را کنترل می‌کند. خوشبختانه عدد «لاندا» بسیار کوچک است؛ در غیر این صورت در اثر این نیرو از تشکیل ستارگان و کهکشان‌ها ممانعت به عمل می‌آمد و تکامل کیهانی حتی پیش از آنکه بتواند آغاز شود، سرکوب می‌شد.

اختروش (اخترنما، کوازار)

اختروش یک هسته‌ی فعال به شدت نورانی و دوردست است که متعلق به یک کهکشان جوان می‌باشد. اختروش‌ها سابقاً منابع تناوب قرمز دارای انرژی الکترومغناطیسی شامل امواج رادیویی و نور مرئی شناخته می‌شدند که به ستاره‌ها شبیه بودند. با وجود بحث‌های مختلف بر سر موجودیت این شیء آسمانی همگی دانشمندان به یک توافق علمی رسیدند که یک اختروش هاله‌ی متراکم شده‌ی ماده است که ابر سیاه‌چاله یک کهکشان جوان را احاطه کرده است.

در دهه‌ی چهل به دنبال پیمایش‌های آسمان در طول موج‌های رادیویی، علاوه بر کشف کهکشان‌های رادیویی تعدادی منابع رادیویی نیز کشف شد که «منابع رادیویی ستاره گون» نام گرفتند؛ چرا که برخلاف ستاره‌ها تصویر مرئی نداشتند. نام اختروش که از ریشه‌یQUASI STELLER می‌باشد، نامی است که به این رده از اجرام داده شده است.

در ابتدا طیف این اجرام بسیار غریب می‌نمود؛ چرا که خطوط مشاهده شده مربوط به هیچ اتم یون و یا مولکولی نبودند تا اینکه ستاره‌شناسی به نام مارتن اشمیت در سال 1342 کشف کرد که درخشان‌ترین خطوط نشری در طیف اختروش‌ها به خطوط نشری هیدروژن اتمی عادی تعلق دارد؛ منتها با انتقال به سرخ طیفی فوق‌العاده زیاد.

این خطوط در واقع همان خطوط عادی طیفی هستند که به سمت منطقه‌ی قرمز طیف (طول موج بیشتر) منتقل شده‌اند. این انتقال به سرخ زیاد نشان‌دهنده‌ی دور شدن این اجرام با سرعت بسیار زیاد می‌باشد. اگر سرعت شعاعی (همان سرعت درامتداد دید) را ناشی از انبساط عالم بدانیم طبق قانون هابل فاصله‌ی این اجرام نشان‌دهنده‌ی فاصله‌ی بسیار زیادشان نیز می‌باشد. فاصله‌ی دورترین اختروش‌ها به سیزده میلیارد سال نوری می‌رسد.

اختروش‌ها برای قابل مشاهده بودن از چنین فواصلی باید خیلی نورانی باشند؛ حتی نورانی‌تر از یک کهکشان درخشنده. روشنایی یا درخشندگی اختروش‌ها در محدوده‌ی ده تا ده هزار برابر کهکشان راه شیری می‌رسد. حتی کم فروغ‌ترین اختروش‌ها به درخشندگی پرفروغ‌ترین کهکشان‌های سیفرت و کهکشان‌های رادیویی مجاور کهکشان راه شیری هستند. نور اختروش‌ها دارای تغییراتی نیز می‌باشد که این نشان‌دهنده‌ی کوچک بودن اختروش‌ها حتی در حد یک هفته‌ی نوری یا 1200 واحد نجومی است.

انرژی بسیار اختروش‌ها از کجا می‌آید؟ همانند کهکشان‌های فعال، منبع انرژی این اجرام ریزش گاز بر روی یک سیاه‌چاله است.

شواهد بسیاری نشان می‌دهند که اختروش در واقع هسته‌ی کهکشان‌های فعال می‌باشند. در تصویربرداری‌های دقیق هاله‌ای اطراف بعضی از اختروش‌ها دیده می‌شود که ناشی از برهم کنش و بلعیدن ستاره‌های اطراف می‌باشد.

این برهم کنش‌ها در بسیاری از اختروش‌ها موجب به وجود آمدن فواره‌هایی گازی(جت) می‌شود که مانند فواره‌های گازی مشهود در نزدیکی کهکشان‌های رادیویی می‌باشند.

از آنجا که میزان مصرف گاز اختروش‌ها صدها برابر جرم خورشید در سال است، عمر آن‌ها باید کم باشد، بنابراین اختروش‌ها باید مرحله‌ای موقت از وجود یک کهکشان باشند.

از آنجایی که اختروش‌ها بسیار دور دست هستند، با مشاهده‌ی آن‌ها در واقع به زمان‌های بسیار دور و در واقع اوایل شکل‌گیری کیهان می‌نگریم؛ برای مثال وقتی به یک اختروش با فاصله‌ی چهارده میلیارد سال نوری نگاه می‌کنیم (با توجه به این‌که عمر کیهان در حدود پانزده میلیارد سال است) به زمانی نگاه می‌کنیم که عمر کیهان تنها یک میلیارد سال بوده است.

با آماربرداری از اختروش‌ها متوجه می‌شویم که بیشترین چگالی اختروش‌ها در فاصله‌ی سیزده میلیارد سال نوری است؛ یعنی زمانی که عمر کیهان دو میلیارد سال بوده، تعداد آن‌ها بسیار بیشتر بوده است.

براساس نظریه‌های موجود این اجرام در حال حاضر بیشتر در مرکز کهکشان‌های بزرگ قرار دارند؛ ولی سرعت بلعیدن گازهای اطراف و در واقع تغذیه در مورد آن‌ها کم شده است. علاوه بر این در زمان‌های دورتر بر هم کنش و تصادم میان کهکشان‌ها که می‌توانسته موجب تغذیه‌ی بیشتر این اجرام شود نیز بیشتر بوده است. تاکنون صد هزار اختروش شناسایی شده‌اند. گفتنی است اختروش‌های دوتایی و حتی سه‌تایی نیز تاکنون مشاهده شده‌اند. این موارد احتمالاً از برخوردهای کهکشانی شکل گرفته‌اند.

درخشش اختروش‌ها

در حالی که شماری از کهکشان‌ها نسبتا آرام هستند، برخی دیگر بسیار درخشانند و گسیل امواج مختلف از آن‌ها، مشاهده‌ی مستقیم آن‌ها را در سرتاسر کیهان فراهم می‌آورد.

دانشمندان به تازگی دریافته‌اند که اختروش‌ها هنگامی شکل می‌گیرند که سیاه‌چاله‌های ابر پر جرم واقع در مرکز کهکشان‌ها، به طور فعال از مواد اطرافشان تغذیه می‌کنند. حال این پرسش مطرح است که موارد مورد مصرف سیاه‌چاله‌ها از کجا می‌آیند؟ و چه چیز سبب انفجار و درخشش اختروش‌ها می‌شود؟

تحقیقاتی که دو اخترشناس دانشگاه هاوایی به نام‌های های فو و آلن استاکتون صورت داده‌اند حاکی از ارائه‌ی پاسخی برای پرسش‌های مطرح شده می‌باشد. هنگامی که یک کهکشان غنی از گاز با کهکشانی غول برخورد می‌کند، مقادیر زیادی گاز تازه‌ی هیدروژن و هلیم مستقیماً به داخل سیاه‌چاله ابر پر جرم مرکزی کهکشان رانده می‌شود؛ سپس این مواد گرم شده، با یکدیگر کنش کرده و در نهایت در سراسر طیف‌های الکترومغناطیسى می‌درخشند. در همین حال انفجارهایی که در اطراف قرص بر افزایشی سیاه‌چاله رخ می‌دهند، موارد را دوباره به بیرون می‌رانند.

پیش از این نیز اخترشناسان بر این عقیده بودند که در فرایندهایی مشابه، چنین مکانیزمی حاکم است؛ اما نمی‌دانستند که این میزان سوخت گاز از کجا حاصل می‌شود.

در نهایت محققان با بهره‌گیری از تلکسوپ فضایی هابل و تلسکوپ‌های غول پیکر موناکی واقع در ایالت هاوایی توانستند مولکول‌های شیمیایی سازنده‌ی موادی که به داخل اختروش‌های دور سقوط می‌کردند را مورد مطالعه و آنالیز قرار دهند.

آنان دریافتند که این گاز‌ها در واقع همان هیدروژن و هلیم خالص بودند. چنین گاز‌هایی از زمان انفجار بزرگ تاکنون همچنان تازه و دست نخورده باقی مانده‌اند و با بسیاری از مواد آلوده به عناصر سنگینی همچون کربن و اکسیژن، که ستارگان را تشکیل می‌دهند و یا در اطراف کهکشان غول وجود دارند، متفاوت هستند. در حقیقت سیاه‌چاله‌های ابر پر جرم واقع در قلب کهکشان‌های برخوردی، از موادی پاکیزه و عاری از هر گونه آلودگی تغذیه می‌کنند.

این تفاوت حاکی از آن است که گاز‌هایی که به داخل سیاه‌چاله‌ی مرکزی کهکشان سقوط می‌کنند، از منبعی خارجی سرچشمه می‌گیرند. ممکن است این منبع بیرونی کهکشانی دیگر باشد که در حال پیوستن به کهکشان اصلی است (فرایند برخورد دو کهکشان). این مواد داخل می‌شوند و دوباره خارج می‌گردند. در همین حال نیروها و انرژی‌های بسیار عظیمی که در این فرایند نقش دارند، مواد داخل سیاه‌چاله را به بیرون می‌رانند. گستره‌ی این رانش گاهی به هزاران سال نوری نیز می‌رسد.

در کهکشان‌های برخوردی در طی میلیون‌ها سال، گرانش بسیار زیاد سبب می‌شود تا دو کهکشان مستقل به سوی یکدیگر کشیده شوند و در نهایت با یکدیگر برخورد کنند. این پروسه از تحول کهکشانی، شباهت زیادی با فرایند شکل‌گیری کهکشان راه شیری در طی میلیاردها سال دارد.امام صادق(ع):

أَنَّهُمَا كَتَبَا إِلَيْهِ(ع) ـ أَبِي عَبْدِ اللَّهِ ـ نَحْنُ وُلْدُ بَنِي نَوْبَخْتَ الْمُنَجِّمِ وَ قَدْ كَتَبْنَا إِلَيْكَ هَلْ يَحِلُّ النَّظَرُ فِي عِلْمِ النُّجُومِ فَكَتَبْتَ نَعَمْ وَ الْمُنَجِّمُونَ يَخْتَلِفُون فِي صِفَةِ الْفَلَكِ إِلَى أَنْ قَالَ فَكَتَبَ(ع) نَعَمْ مَا لَمْ يُخْرِجْ مِنَ التَّوْحِيدِ.

دو برادر ـ محمد و هارون ـ نامه‌ای برای حضرت امام صادق(ع) نوشتند که ما پسران نوبخت منجم در گذشته نامه‌ای نوشتیم و پرسیدیم که آیا نظر در نجوم جایز است و شما در پاسخ فرمودید: بلی، در حالی که منجمان در صفت و چگونگی فلک اختلاف دارند... امام(ع) در پاسخ نوشتند: بلی جایز است مادامی که شخص را از توحید خارج نسازد.

مستدرک الوسائل، ج 13، ص 102، حدیث 14896

برگرفته شده از نرم افزار هفت آسمان