سوار بر موج مرگ ستارگان

احسان سنایی

بهار سال جاری، پنجمین و آخرین ماموریت تعمیر تلسکوپ فضایی هابل توسط خدمه‌ی شاتل فضایی آتلانتیس انجام شد تا با تمدید چندساله‌ی عمر کاری این ابزار بی‌رقیب، پرده از رازهای شگفت بیش‌تری از جهان پیرامون‌مان برداشته شود. چندی پیش، بشر از دریچه‌های این شهر فرنگ، به تماشای نمایش باشکوه تولد و مرگ ستارگان نشست.

تصویر هابل از قسمتی از کهکشان M83 تهیه شده بوسیله دوربین جدید WFC3

کهکشان‌های مارپیچی، اجتماعاتی فرفره‌گون از صدها میلیارد ستاره‌اند که آشناترین نمونه‌ی‌شان، کهکشان‌مان راه شیری است¹. راه شیری، کهکشانی معمولی است که سالیانه در حدود پنج ستاره تولید می‌کند؛ اما برخی از کهکشان‌ها به «فوق ستاره‌ساز» (Starburst) معروف شده‌اند؛ کارخانه‌هایی که سالانه حتی تا هزاران ستاره را نیز تولید می‌کنند.

یکی از نزدیک‌ترین آن‌ها به ما با فاصله‌ی ۱۵ میلیون سال نوری، کهکشان «فرفره‌ای جنوبی» یا M83 نام دارد. چشمان جدید و تیزبین هابل این‌بار گوشه‌ای از دشت آشوبناک ستارگان این کهکشان را نشانه رفته است تا با یک نگاه ساده به این تصویر، بتوان حیات چند میلیون ساله و پُرافت‌وخیر ستارگان پُرجرم را از نظر گذراند.

کهکشان‌های مارپیچی را با بازوهای موزون‌شان می‌شناسیم؛ شاه‌راه‌هایی از گورستان‌ها و زایش‌گاه‌های ستاره‌ای که قلب تپنده‌ی یک کهکشان پویا محسوب می‌شوند. اما جالب است بدانید که بر خلاف تصور عمومی، تعداد ستارگان موجود در یک بازو، تنها ۵ درصد از فضاهای مابین‌شان بیش‌تر است.

در حقیقت این تنها گرمای ستارگان نوزاد است که با تابش شدید پرتوهای ماورای بنفش به اطراف و با برانگیزش ابرهای خاموش میان‌ستاره‌ای، قلمروی پیرامون‌شان را درخشنده می‌سازند. پس با این حساب می‌توان دریافت که یکی از وجوه تمایز بازوها، حضور ستارگان نوزاد در آن‌هاست.

منطقه تحت پوشش دوربین WFC3 از کهکشان M83. تصویر پس زمینه، توسط تلسکوپ 2.2 متری لاسیلا در شیلی تهیه شده است / ESO

زمانی‌که سنگ‌ریزه‌ای را در آب رها می‌کنید، گستره‌ای از امواج متحدالمرکز از محل برخورد به اطراف منتشر می‌شوند. در قرص مسطح یک کهکشان نیز «امواج چگالی» برخاسته از مرکز کهکشان، با پیش‌روی در طول قرص، برخی از نقاط را فشرده ساخته و مواد اولیه‌ی پیدایش یک ستاره را به هم نزدیک‌تر می‌کنند.

۹۹ درصد از این مواد، گازهایی چون هیدروژن، هلیوم و درصد اندکی از عناصر سنگین‌تر است و تنها ۱ درصد از آن را ذرات گرافیتی-سیلیکاتی فوق‌العاده ریزی موسوم به گرد و غبار میان‌ستاره‌ای تشکیل داده که با خاصیت چسبندگی‌شان، هم‌چون کاتالیزوری در پیدایش یک ستاره نقش اساسی دارند.

با وجود فراوانی نسبتا اندک این ذرات در فضای میان‌ستاره‌ای، به‌راحتی می‌توان آن‌ها را در تصویر اخیر هابل مشاهده کرد. توده‌های تیره‌رنگ واقع در امتداد بازو، اجتماعات گرد و غبارند که با جذب نور ستارگان پس‌زمینه و بازتاب آن‌ها به شکل امواج کم‌انرژی‌تر مادون قرمز، حضور خود را به شکل لکه‌های پراکنده در تصاویر مرئی، نشان می‌دهند.

سرعت پیش‌رویِ امواج چگالی، بسیار کم‌تر از سرعت چرخش کهکشان است. از این‌رو، مادامی‌که یک منطقه از قرص کهکشان تحت تاثیر فشردگی حاصل از عبور موج چگالی قرار می‌گیرد، توده‌های گازی و غباری به سمت گودال گرانشی موج سرازیر شده و در اندک‌زمانی به‌واسطه‌ی نرخ افسارگسیخته‌ی رشد غلظت نسبی ماده در این نواحی، سلسله‌ای از ستارگان نوباوه در امتداد انحنای موج تشکیل می‌شود. ستارگان نوزاد به حرکت خود ادامه داده و از حوزه‌ی فشردگی موج چگالی به تدریج دور می‌شوند؛ فرآیندی که میلیون‌ها سال به طول می‌انجامد.

اما همین‌ زمانِ به‌ظاهر اندک کافی است تا یک ستاره پُرجرم، تمامی سوخت هسته‌ای‌اش را سوزانده و در انفجاری مهیب از میان برود. انفجارهای پی‌درپی ستارگان پرجرم، انبوهی از گاز هیدروژن را به اطراف پخش می‌کند و این گاز، زیر بارانی از تابش شدید فرابنفش ستارگان همسایه‌ای که به‌واسطه‌ی جرم کم‌ترشان هنوز در ابتدای حیات خود به سر می‌بردند آغاز به تابش می‌کند.

بخشی از تصویر هابل. توده های سیاه رنگ، گرد و غبار میان ستاره ای و حباب های سرخ رنگ نیز بقایای مرگ ستارگان پرجرمند

نتیجه آن‌که مرزهای یک بازوی کهکشانی به مانند قوسی از نفت، با تماس کوچک‌ترین جرقه‌ای، شعله می‌کشد و نورهای نمایشِ باشکوهِ پیدایش و مرگِ ستارگان تا میلیون‌ها سال نوری آن‌طرف‌تر رخنه کرده و در چشمان تلسکوپ فضایی هابل آرام می‌گیرند.

در تصویر تازه‌-منتشر-شده به‌خوبی می‌توان دریافت که توده‌های قرمزرنگی که بقایای مرگ همان ستارگان پرجرمند با توده‌های سیاه‌رنگی که ستاره از آن‌ها متولد شده است فاصله چندانی ندارند. به‌عبارتی ستارگان سنگین وزن، در یک قدمی زایش‌گاه خود از میان رفته‌اند. طوفان‌های حاصله از این انفجارهای ستاره‌ای، در مقیاسی کوچک‌تر قادرند گازهای پیرامون خود را فشرده ساخته و به بقای زنجیره‌ی ستاره‌سازی یک بازو کمک کنند.

تاکنون سازوکار ایجاد امواج چگالی یک کهکشان در حد گمانه‌زنی است؛ اما بسیاری دلیل گسترش این امواج را چرخش ساختار میله-مانند میانه‌ی کهکشان M83 می‌دانند که هم‌چون سنگی در آب، گستره‌ای از امواج مرگ‌بار و زندگی‌بخش را در پهنه‌ی آرام یک کهکشان پراکنده سازند.

پانوشت:

۱. به عبارت دقیق‌تر، راه شیری یک کهکشان مارپیچی-میله‌ای، هم‌چون M83 است.