رادیو ستاره‌شناس 1 ـ خوشه های کروی باستانی
خوشه های کروی یکی از اجرام زیبا در کهکشان‌ها و کیهان هستند که در آسمان شب توجه هر رصدگر را به خود جلب میکند. توده‌هایی متراکم از تعداد بسیار زیاد ستارگان بسیار پیر که در فضای اطراف کهکشان‌ها می‌توانیم آن‌ها را رصد کنیم. خوشه های کروی از جمله اجسام سماوی جذاب برای رصدهای آماتوری است.
فایل صوتی این مقاله را هم گوش کنید:
همانطور که می‌دانید در آسمان دو نوع خوشه ستاره‌ای را می‌توانیم مشاهده کنیم:
۱. خوشه‌های ستاره‌ای باز: مشابه خوشه پروین که ستارگان بسیار کمی دارند، (یعنی چند ده تا چند صد ستاره) و عموما سن جوان و کمی دارند.
در مقابل:
۲. خوشه‌های کروی: یا خوشه‌های بسته، مجموعه‌هایی از ستارگانی هستند در کنار هم با تعداد بسیار زیادی. از چندصدهزار ستاره تا حدود یک تا دو میلیون ستاره در بعضی از خوشه‌ها عضو دارند. این باعث می‌شود که فاصله بین ستارگان خیلی کم باشد و تراکم خیلی زیاد. ویژگی خاص این خوشه‌ها سن بسیار بالای آن‌هاست که حدود چندین میلیارد سال سن آن‌ها محاسبه شده است!
پراکندگی خوشه‌های کروی در کهکشان راه شیری، در جایی است به نام هاله کهکشانی که فضایی تقریبا کروی شکل در اطراف صفحه کهکشان را تشکیل می‌دهد به نحوی که بالا و پایین صفحه کهکشانی را هم شامل می‌شود. برخلاف آن‌ها خوشه‌های ستاره‌ای جوان یعنی همان خوشه‌های باز فقط در صفحه کهکشان قرار دارند. در خصوص توزیع خوشه های کروی در خوشه های کهکشانی این مقاله را بخوانید.
اما صحبت در مورد باستانی بودن این خوشه‌هاست و سن بسیار زیادی که دارند؛ حتی در بعضی جاها تعبیر فسیل‌های کیهانی هم از این‌ها شده است! بنابراین قبل از آن باید در مورد سن عالم صحبت کنیم.
براساس مدل انفجار بزرگ یا مهبانگ که در واقع پذیرفته شده‌ترین مدل کیهان‌شناسی برای شناخت کل عالم هست، جهان در حدود ۱۳/۷ میلیارد سال پیش از یک گوی یا توده فوق العاده چگال و بسیار پرانرژی و داغ، بر اثر یک انفجار ایجاد شد و پس از آن در دوره‌های مختلف زمانی که بر اساس این مدل مشخص شده‌اند، منبسط شد و توسعه و گسترش پیدا کرد تا اکنون به جهان فعلی رسید. جهانی که اکنون در آن کهکشان‌ها، خوشه‌های کهکشانی و ابرخوشه‌های کهکشانی را مشاهده می‌کنیم. و در داخل کهکشان‌ها ستارگان و اجرام دیگر وجود دارند.
به عنوان مثال طبق این مدل حدود ۱۰۰ ثانیه پس از مهبانگ، هسته اتم‌ها ایجاد شدند و هنگامی که سن عالم به یک میلیارد سالگی رسید شکل‌گیری ساختارهای بزرگ نظیر کهکشان‌ها و خوشه‌ها و ابرخوشه‌ها شروع شد. و پس از گذشت این ۱۳ میلیارد سال به وضعیت فعلی رسید.
نکته‌ای هست در مورد سن ستارگان: ستارگانی که ما شناسایی کرده‌ایم، سن و عمرهای مختلفی دارند. به عنوان مثال خورشید که یک ستاره کاملا معمولی و نزدیک‌ترین ستاره به ماست، عمری در حدود ۵ میلیارد سال دارد. و از ستارگان نسل دوم و حتی نسل‌های بعدی محسوب می‌شود. این یعنی در ابتدای تشکیل ساختارها، تعدادی ستاره شکل گرفتند، عموما ستاره‌های بزرگ. این ستاره‌های بزرگ خیلی سریع متحول شده، عمر اصلی‌شان را طی کردند و با انفجار‌های ابرنواختری و اتفاقات بعدی تبدیل شدند به سحابی‌های بعدی؛ و سپس ستارگان نسل‌های بعدی از این سحابی‌ها که غنی از عناصر سنگین بودند ایجاد شدند.
نکته دیگر، ستارگانی با عمر چند میلیارد سال باید مشابه خورشید باشند. زیرا ستارگانی که خیلی بزرگ‌تر از خورشیدند، عمر چند میلیون ساله دارند. اما تعداد ستاره‌های بسیار زیادی هم هستند (بیشتر از ستاره‌های مشابه خورشید) به نام کوتوله‌های قرمز و قهوه‌ای که این‌ها ستارگان کوچک یا ستارگان نارسی هستند که عمرهای خیلی طولانی در حدود چند ده میلیارد سال می‌توانند داشته باشند، چیزی بیش از سن عالم! منتها این‌ها ستارگان کوچکی هستند به رنگ‌های قرمز و نورانیت‌های کم.
اما شگفتی‌ای که در مورد سن خوشه‌های کروی کشف شده، این‌هست که ستارگانی دارند بسیار پیر و با سن بالا. قبلا سن آن‌ها را چندین میلیارد سال تا حدود ۱۰ میلیارد سال تخمین زده بودند. ولی بر اساس تحقیقات جدیدی که توسط یک گروه ستاره‌شناس بین المللی انجام شده، نشان داده‌اند که خوشه‌های کروی عمری در حدود ۱۲ میلیارد سال و بیشتر دارند. این گروه منجم هدف‌شان بررسی روند تحول کهشکان‌ها و خوشه‌های کروی است و در رصدخانه کِک به کمک یکی از تلسکوپ‌های ۱۰ متری آن در موناکی هاوایی مشغول این رصدها هستند.
در حقیقت تحقیقات آن‌ها نشان داد که خوشه‌های کروی در دو دوره زمانی تشکیل شده‌اند: یکی از آن‌ها ۱/۲ میلیارد سال و دوره بعدی ۲/۲ میلیارد سال پس از مهبانگ بوده است. به عبارت دیگر آن‌ها سن‌های فوق العاده زیادی دارند و اجرام بسیار پیری هستند که به آن‌ها می‌توانیم بگوییم خوشه‌های باستانی کیهانی. خوشه‌های کروی توانسته‌اند دقیقا پس از دوره بازیونیزاسیون که یکی از مراحل فرآیند مدل مهبانگ هست، شکل گرفته و از آن جان سالم به در برند. چرا که اگر در آن دوره می‌خواستند شکل بگیرند عالم مملو از پرتوهای فرابنفش شده بود و این خوشه‌ها ساختارشان پاشیده می‌شد.
اکنون خوشه‌های کروی اجرامی هستند بسیار پایدار و سرسخت که در واقع برخلاف عالم و کهکشان‌های داخل آن، که دائما دچار تحول و دگرگونی در این مدت طولانی شده‌اند، توانسته‌اند ساختار خودشان را محکم و استوار حفظ کنند. و این نکته جالبی است که چگونه این اتفاق افتاده است.
از طرفی سوال مهمی که هست، در آن عصر یعنی در زمانی که ۱/۲ میلیارد تا ۲/۲ میلیارد سال از سن عالم می‌گذشته این خوشه‌ها در کجاها و چگونه شکل گرفته‌اند. این‌ها پرسش‌هایی است که باید برای جواب آن‌ها منتظر تحقیقات و نتایج جستجوی دانشمندان و اخترشناسان بمانیم تا در آینده نزدیک پرده از اسرار آن‌ها برایمان بردارند.
تهیه و تنظیم: محمد همایونی
16 دی 1395
