چرا ستارگان می‌چرخند؟
چه خبر است؟ چرا این همه در حال دوران هستند؟
ماه به دور خودش می‌چرخد و به دور زمین می‌گردد. ماه و زمین هم با یکدیگر به دور خورشید در گردشند.
خورشید هم که به دور خودش می‌چرخد!
اصلا چرا هرجای این سامانه خورشیدی (منظومه شمسی) دست می‌گذاریم در حال چرخش و گردش است؟ چرخش به دور خودش و گردش به دور دیگری! حتا در دورترین بخش‌های منظومه شمسی که هسته‌ی دنباله‌دارها در ابر اورت باشند.
تازه از سامانه خورشیدی (منظومه شمسی) که بیرون رویم، این چرخش و گردش‌ها در همه ستاره‌ها و سامانه‌های ستاره‌ای و سیاره‌ای دیگر هم مشاهده می‌شود.
خورشید و همه ستاره‌های کهکشان و هرچه سحابی و ابر گاز و غبار و خوشه ستاره‌ای هم هست دارند به دور مرکز کهکشان می‌گردند.
چه خبر است؟ چرا این همه در حال دوران هستند؟
آیا چیزهایی هستند که چرخش یا گردش نداشته باشند؟ ستاره‌ای، سیاره‌ای، خوشه‌ای، کهکشانی؟
و پرسش آخر: آیا خود کیهان هم می‌چرخد؟ یعنی کل جهانی که همه چیز در آن است چرخش دارد؟
برای یافتن پاسخ این پرسش اساسی که چرا ستارگان و هرچه هست می‌چرخند باید به سراغ نقطه‌ی آغاز تشکیل آن‌ها برویم. زیرا سرنخ این دنیای در دوران در آن زمان‌های آغازین هرکدام نهفته است.
تولد ستاره‌ها از درون سحابی‌ها
ستاره‌ها از توده‌های بسیار بزرگ گاز و غبار تشکیل می‌شوند: بخش‌هایی از سحابی‌ها. بخش کوچکی از یک سحابی در اثر اتفاق‌هایی شروع به فروریزش (رُمبش) میکند. یعنی در اثر نیروی گرانش خودش به سوی مرکز خودش شروع به فروریختن و متراکم شدن میکند. اما همین بخش کوچک سحابی ابتدایی ممکن است یک سال نور وسعت داشته باشد! بنابراین وسعت بسیار عظیمی دارد.
با گذشت زمان لازم و متراکم شدن و کوچک شدن این توده گاز و غبار دما و فشار در مرکز این توده‌ی در حال فشردن، به قدری بالا می‌رود تا واکنش‌های همجوشی هسته‌ای هیدروژن‌ها در هسته‌ی پیش‌ستاره شروع شوند و ستاره‌ای متولد شود.
در این هنگام اندازه‌ی این توده گاز و غبار به اندازه ستاره شده است. یعنی میلیاردها مرتبه کوچکتر شده. همین اتفاق ساده سرچشمه‌ی همه‌ی چرخش‌ها و گردش‌هایی است که در یک ستاره و خانواده‌اش (اگر سیاره و خرده ریزه‌هایی اطرافش داشته باشد) مشاهده می‌شود.
ستاره می‌چرخد
ماجرا از این قرار است که اگر آن توده سحابی اولیه با آن وسعت عظیمش، کاملا متقارن و بدون هیچ اختلالی از همه جهت به صورت یکسان و مشابه متراکم می‌شد، و اثر گرانشی‌ای هم از بیرون خودش دریافت نمی‌کرد آن‌وقت ستاره هیچ چرخشی در خود نداشت. اما آن‌چه که در کیهان و واقعیت اتفاق می‌افتد هیچگاه چنین نیست. بلکه آن قدر این توده سحابی بزرگ در ناحیه‌های مختلفش دارای ناتقارن‌ها و اختلال‌های جزئی است که اجازه‌ی این فروریزش کاملا متقارن را به آن نخواهد داد.
از طرفی همین سحابی آغازین، چون در کهکشان در حرکت است و تحت تأثیر گرانش اجسام اطرافش هم هست، ممکن است در همان ابتدا یک چرخش بسیار بسیار خفیف در خود داشته باشد. این چرخش به علت تفاوت سرعت از این سو تا آن سوی سحابی ایجاد می‌شود. یادمان باشد که سحابی ابتدایی، حدود یک سال نوری وسعت دارد و همه‌اش گاز و غبار است نه یک جسم جامدِ یکپارچه.
برآیند این حرکت کلی سحابی آغازین به همراه آن اختلال‌ها و آشوب‌های منطقه‌ای در سرتاسر سحابیِ در حال تراکم، موجب یک چرخش سرتاسری در آن می‌شود. این چرخش در ابتدا بسیار بسیار خفیف است. اما چون سحابی در حال تراکم و رمبش است، این چرخش آرام آرام سریعتر و آشکارتر می‌شود.
پایستگی تکانه زاویه‌ای
براساس قانونی در فیزیکِ چرخش اجسام، به نام قانون پایستگی تکانه (اندازه حرکت) زاویه‌ای، هرچه اندازه‌ی جسم در حال چرخش کوچکتر شود، سرعت دوران آن بیشتر می‌شود. و برعکس، اگر اندازه‌اش بزرگ شود سرعت دورانش کم می‌شود. مثال بسیار آشکارش چرخش اسکیت‌باز روی یک پایش است. هنگامی که اسکیت‌باز بر روی نوک یک پا در چرخش باشد و دست‌های بازش را در سینه‌ی خود جمع کند، سرعت دورانش بیشتر می‌شود. و اگر دوباره دست‌هایش را از هم باز کند دورانش کمی کند می‌شود.
در سحابی در حال تراکم پیش‌ستاره هم همین اتفاق می‌افتد. سحابی در ابتدا یک چرخش بسیار بسیار ناچیز به دست می‌آورد و سپس هرچه سحابی متراکم‌تر و کوچکتر می‌شود، این دوران بیشتر و بیشتر می‌شود. در نهایت هنگامی که به قد و قواره‌ی ستاره نهایی رسید، همان سرعت دورانی یا چرخشی ستاره را از خود نشان خواهد داد.
چرخشی که به همه‌جا به ارث می‌رسد
این چرخش یا دوران تا آخرین دوره‌های عمر ستاره همیشه همراه اوست. وقتی به غول یا ابرغول سرخ تبدیل شود، کندتر می‌شود چون باد کرده و اندازه‌اش بزرگ شده. سپس که فشرده شده و به کوتوله سفید یا ستاره نوترونی تبدیل می‌شود، سرعت چرخش آن تندتر و تندتر خواهد شد.
به همین صورت هرآن‌چه که پیرامون ستاره وجود دارد یعنی گاز و غبارهایی که محل تشکیل سیاره‌ها، قمرها، سیارک‌ها و دنباله‌دارها هستند هم این چرخش را به ارث خواهند برد. بنابراین هسته‌های ابتدایی شکل‌گیری سیاره‌ها هم این چرخش به دور خود را خواهند داشت. از همین روست که همه‌ی سیاره‌های منظومه شمسی و قمرهای‌شان جهت چرخش یکسانی نسبت به هم دارند. موارد استثنای موجود بعدا در اثر عامل‌های خارجی ایجاد شده‌اند.
سحابی‌ها به علت اندازه و وسعت بسیار زیادی که دارند: ده‌ها سال نوری، از طرفی غیرصلب بودن‌شان، چرخش بزرگ و آشکاری ندارند.
بخشی از سحابی عقاب
این ستون عظیم از گاز و غبار بخش کوچکی از سحابی عقاب (M16) است. طول این ستون گاز و غبار در حدود 10 سال نوری است!
رصدگران در درون توده‌های فشرده‌ی غبار داخل این ستون، تعداد زیادی پیش‌ستاره رصد کرده‌اند.
این پیش‌ستاره‌ها در اثر تراکم گاز و غبارهای سحابی عقاب ایجاد شده‌اند.
Credit: NASA
ستاره‌های یک خوشه ستاره‌ای همه با هم از درون یک سحابی متولد می‌شوند. ستاره‌های ساخته شده، چون تحت تأثیر گرانش همدیگر هستند و مجموعه‌هایی از هزاران و حتا چند میلیون ستاره هستند، حرکت‌های بسیار پیچیده‌ای در خوشه دارند. بنابراین نمی‌توان به صورت مشخص چرخش آشکاری در کل یک خوشه ستاره‌ای مشاهده کرد. همه ستاره‌ها در حال چرخش به دور مرکز جرم مشترک‌شان هستند. اما این چرخش‌ها دیگر در یک صفحه و هم‌سو با هم نیست.
همین خوشه‌های ستاره‌ای و سحابی‌ها به همراه همه‌ی ستاره‌های منفرد و چندگانه‌ای که سرتاسر کهکشان پراکنده شده‌اند، در حال گردش به دور مرکز کهکشان هستند.
این حرکت گردشیِ هم‌سو و هماهنگ، بیشتر در کهکشان‌های مارپیچی دیده می‌شود. در کهکشان‌های نامنظم و بیضوی این هماهنگی مشاهده نمی‌شود. کهکشان‌های نامنظم که نامنظم‌اند. بیضوی‌ها هم همچون خوشه‌های ستاره‌ای کروی رفتار می‌کنند: ستاره‌ها هرکدام در حال حرکت خاص خود به دور مرکز کهکشان هستند. بنابراین نمی‌توان یک چرخش یکتا و آشکاری در کل کهکشان بیضوی مشاهده کرد. البته چرخش‌ها و حرکت‌های انواع کهکشان‌ها نیازمند بررسی‌های بیشتر و پیچیده‌تری است که خارج از حوصله‌ی این مطلب کوتاه و عمومی است.
خوشه کروی M13
از معروف‌ترین خوشه‌های کروی در راه‌شیری که به راحتی در آسمان نیمکره شمالی دیده می‌شود.
خوشه‌های کروی تجمعی از ده‌ها و صدها هزار و حتا چند میلیون ستاره است که در اثر نیروی گرانش کنار همدیگر در حرکت هستند.
Credit: Bernhard Hubl
کیهانی که نمی‌چرخد
در آخر اگر به سراغ کل عالم یعنی کیهان برویم این بار همان قانون پایستگی تکانه زاویه‌ای خودش را به صورت برعکس نشان خواهد داد. کل کیهان در لحظه‌ی تولد توده‌ای از ماده‌ی بسیار داغ و فشرده بوده است که اندازه‌ای بسیار کوچک داشته. پس از مهبانگ و آن انفجار آغازین، کیهان شروع به انبساط و بزرگ شدن کرده است. به خصوص در دوره‌ی تورم که یک بزرگ شدن خارج از تصور را تجربه کرده است. پس اگر بتوان چرخشی هم در ابتدا برای کیهان تصور کرد (حتا بدون درنظرگرفتن سرچشمه‌اش) سرعت این دوران با بزرگ و منبسط شدن کیهان، کمتر و کمتر شده و اکنون هیچ اثری از آن دیده نمی‌شود.
اقتباس از کتاب A Question and Answer Guide to Astronomy (Pierre-Yves Bely, Carol Christian etc.)
نویسنده: محمد همایونی
15 آذر 1403
