ما کهکشان ها را باستانی می دانیم. کهکشان خود ما، کهکشان راه شیری، ۱۳.۶ میلیارد سال پیش شکل گرفت و تلسکوپ فضایی جیمز وب به ما این امکان را داد که به برخی از اولین کهکشانهای جهان اولیه نگاه کنیم. اما آیا کهکشان ها هنوز در حال تولد هستند؟
پرداختن به این یک سوال سرگرم کننده است زیرا به ما امکان می دهد تا در روند آشفته، پیچیده و زیبای شکل گیری کهکشان ها کاوش کنیم. بیایید نگاهی به احتمالات بیندازیم.
شناسایی کهکشان ها بسیار آسان است. آنها مجموعه های بزرگی از ستاره ها، گاز و ماده تاریک هستند. آنها تا حد زیادی از یکدیگر متمایز هستند. یک کهکشان معمولی تقریباً ۱۰۰۰۰۰ سال نوری وسعت دارد، در حالی که فاصله معمولی بین کهکشان ها تقریباً ۱ میلیون سال نوری است.
گاهی اوقات، کهکشان ها در داخل خوشه ها ادغام می شوند یا با هم جمع می شوند، اما به جز چند استثنا، می توانیم تا حد زیادی یک کهکشان را از دیگری جدا کنیم. آنها مانند شهرهایی در حومه شهر هستند: فاصله بین شهرها از خود شهرها بزرگتر است، بنابراین به راحتی می توان آنها را تشخیص داد و تعریف کرد. گاهی اوقات، شهرها در کنار یکدیگر قرار می گیرند، و گاهی اوقات، یک شهر گسترده همسایگان خود را می بلعد. اما به طور کلی، یک شهر فقط یک شهر است.
با این حال، تعریف شروع کهکشان موضوع متفاوتی است. کهکشان ها در کیهان اولیه از طریق یک فرآیند تدریجی پدید آمدند که از اولین ثانیه از انفجار بزرگ شروع شد. در آن زمان، جیبهای کوچکی با چگالی بالاتر از حد متوسط ظاهر شدند و طی چند صد میلیون سال آینده بهطور پیوسته رشد کردند. در ابتدا، فقط ماده تاریک میتوانست به درون سرازیر شود، زیرا ماده معمولی مشغول درهمتنیده شدن با خودش بود. اما هنگامی که حفره های ماده تاریک به اندازه کافی بزرگ شدند، مواد منظم اطراف را جذب کردند.
همانطور که ماده منظم جمع شد، فشرده شد، تکه تکه شد و به اولین ستاره ها نور داد. این پیش کهکشانها گاز بیشتری مصرف کردند، با همسایگان ادغام شدند و رشد کردند و به کهکشانهای کاملاً شکلگرفتهای تبدیل شدند که امروزه میبینیم.
بنابراین، از بسیاری جهات، امروز کهکشان جدیدی ظاهر نمی شود. فرآیند ساختن آنها – بذر دادن آنها به عنوان تفاوت های کوچک در چگالی یا تجمع اولیه ماده تاریک – به پایان رسیده و تمام شده است، عملی که در کیهان باستانی اتفاق افتاد و دیگر هرگز رخ نداد. در جهان امروزی هیچ پیش کهکشانی دیگری وجود ندارد – هیچ ابری از گاز که فقط منتظر فرصتی برای فشرده شدن و ایجاد یک کهکشان جدید هستند.
وقتی صحبت از کهکشان ها می شود، آنچه می بینیم همان چیزی است که به دست می آوریم.
پاسخ دوم: بله
اما این تنها یک راه برای تعریف آغاز کهکشان است. ما همچنین میتوانیم به مرحله محوری دیگری نگاه کنیم: ظهور اولین ستارهها. اگر به قیاس شهر برگردیم، بین زمانی که یک شهر برای اولین بار برنامه ریزی می شود – خطوط کلی آن با نشانگرهای مرزی و خطوط بررسی مشخص شده است – و زمانی که اولین افراد شروع به حرکت می کنند، تفاوت وجود دارد.
اگر فقط بر شکلگیری ستاره تمرکز کنیم، میبینیم که این یک روند مداوم است که حتی در جهان امروزی نیز ادامه دارد. در سالهای اخیر، اخترشناسان درک دقیقی از معیاری به نام تابع جرم ستارهای ایجاد کردهاند. این یک سرشماری اولیه جمعیتشناسی است که تعداد ستارهها را در هر کهکشان نشان میدهد – یا به عبارت دیگر، چه مقدار جرم به شکل ستارگان در هر کهکشان در دورههای مختلف جهان وجود دارد.
ستارگان تنها درصد کمی از جرم یک کهکشان را تشکیل می دهند. بقیه به ماده تاریک و توده های تصادفی گاز می رود. با این حال، ستارگان یک کهکشان را همان چیزی که هست میسازند و رصد آنها بسیار سادهتر از هر جزء کهکشانی دیگری است.
با بررسیهای جدیدی که از کهکشانهای سراسر جهان نمونهبرداری کردهاند، اخترشناسان اخیراً کشف کردهاند که تابع جرم ستارهای در سراسر جهان بالا میرود. این بدان معنی است که کهکشان های کوچک، کهکشان های متوسط و کهکشان های بزرگ بیشتر از میلیاردها سال پیش هستند.
کهکشان های کوچک جدید از ظهور پیش کهکشان ها در دانه های ماده تاریک به وجود نمی آیند. آنها توده هایی از مواد موجود هستند که تازه شروع به تشکیل ستاره کرده اند. از سوی دیگر کهکشان های بزرگتر عمدتاً از ادغام مداوم کهکشان های کوچکتر هدایت می شوند.
برای همیشه دوام نخواهد داشت
بنابراین، حداقل در یک راه مهم، کهکشانهای جدید همچنان در صحنه کیهانی ظاهر میشوند، زیرا با دورهای جدید تشکیل ستارهها روشن میشوند. آنها همیشه آنجا بودهاند، میلیاردها سال در حال معاشرت بودهاند، اما اکنون خودشان را نشان میدهند. این فرآیند قابل دوام است زیرا تشکیل ستاره به طور باورنکردنی ناکارآمد است. بیشتر گازهای موجود در یک کهکشان هرگز به ستاره تبدیل نمیشوند، و میتواند برای دورههای بسیار طولانی بدون مصرف مواد زیاد ادامه یابد – و شروع به کار کهکشان در وهله اول ممکن است زمان بسیار زیادی طول بکشد.
اما متأسفانه، این مهمانی برای همیشه ادامه نخواهد داشت. مشکل این است که نه تنها جهان در حال انبساط است، بلکه انبساط آن نیز شتاب می گیرد – اثری که به عنوان انرژی تاریک شناخته می شود. اگرچه ستارهشناسان هنوز نمیدانند چه چیزی انرژی تاریک را هدایت میکند، اما میتوانند اثرات آن را بر بقیه جهان مشاهده کنند: این انرژی همه چیز را پخش میکند.
با بالا رفتن سن کیهان، جمع شدن مواد برای تشکیل کهکشانهای جدید و ادامه شکلگیری ستارهها سختتر و سختتر میشود. در واقع، اوج شکل گیری ستاره ها میلیاردها سال پیش سپری شد. در حالی که کهکشان های جدید همچنان به روشن شدن ادامه می دهند، سرعت پیدایش در حال کاهش است و هر سال تعداد کمتر و کمتری کهکشان های جدید ظاهر می شوند.
ما هنوز زمان زیادی داریم – کهکشانها تا صدها میلیارد سال آینده به شکلگیری ستارهها ادامه میدهند – اما همچنان باید از مهمانی تا پایان آن لذت ببریم.
