نوشته‌ها

آموزش نجوم: خوشه کروی NGC6934

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.

[box type=”download” align=”aligncenter” class=”” width=””]فایل صوتی این مقاله را هم گوش کنید:

[/box]

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!

آموزش نجوم : خوشه های کروی

خوشه کروی NGC 6934

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.

آموزش نجوم : خوشه های کروی

خوشه کروی NGC6749

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.

آموزش نجوم : تلسکوپ های دوقلوی کک در هاوایی

تلسکوپ‌های دوقلوی کک

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

خوشه کهکشانی

خوشه های کروی خارج از کهکشان ها

در این مقاله حضور خوشه های کروی خارج از کهشکان ها  را در خوشه های کهکشانی بررسی می کنیم.

خوشه های ستاره ای مجموعه هایی از ستارگانی هستند که هنگام تولد در کنار هم و از یک سحابی اولیه تشکیل شده اند. آنها را در عالم در دو نوع ۱- کروی و ۲- باز ، مشاهده می کنیم. ویژگی بارز دسته ی دوم تعداد کمِ ستارگان و جوان بودن آنهاست. اما خوشه های کروی بسیار متراکم و پرجمعیت هستند و ستارگان پیری در خود دارند. جمعیت آنها از چند صدهزار تا چند میلیون ستاره میرسد.  این خوشه ها در راه شیری معمولا در هاله ی کهکشانی (خارج از صفحه ی کهکشان) قرار گرفته اند، و به عبارتی حومه نشین کهکشان هستند.

(با کلیک بر روی عکس ها، آنها را بزرگتر ببینید)

خوشه های ستاره ای

خوشه های ستاره ای

نتایجی که اخترشناسان در سال ۲۰۱۳ از تصاویر دقیق تلسکوپ هابل منتشر کردند، حقایق جالبی از درون خوشه ی کهکشانی اِبل ۱۶۸۹ و توزیع خوشه های کروی داخل آن را آشکار کرده است. ابل ۱۶۸۹ (Abell 1689) یکی از خوشه های کهکشانی بسیار بزرگ و پر کهکشانی است که در فاصله ی ۲/۲۵ میلیارد سال نوری از ما در امتداد صورت فلکی سنبله قرار گرفته است. واقعا ساختار بسیار بزرگی دارد.

خوشه کهکشانی ابل ۱۶۸۹

خوشه ی کهکشانی ابل ۱۶۸۹

در تصویرهای مورد نظر که کادر مشخص، قسمتی از ناحیه ی مرکزی این خوشه را نشان می دهد علاوه بر حضور کهکشان های مجموعه، می توان تعداد بسیار زیاد نقاط ریزی همچون کولاک برف مشاهده کرد. این نقاط در واقع جمعیت زیادی از خوشه های کروی در فضای بین کهکشان ها را نشان می دهند. همین موضوع، ویژگی منحصر بفردی است که خارج از کهکشان ها و در فضای بین آنها این خوشه های کروی پراکنده شده اند. چرا که در ساختارهای معمولی مثل راه شیری و کهکشان های همسایه مان، خوشه های کروی هم جزئی از کهکشان هستند و خارج از آن وجود ندارند. ولی در ابل ۱۶۸۹ ، تراکم زیاد کهکشان ها و تعداد فوق العاده زیاد خوشه های کروی باعث شده که آنها در اثر برهمکنش های گرانشی متقابل، به فضای بین کهکشان ها نفوذ کنند.

قسمتی از مرکز خوشه ی ابل ۱۶۸۹

قسمتی از مرکز خوشه ی ابل ۱۶۸۹

ستاره شناسانِ محقق در این مورد توانسته اند در این تصویر دقیق که به قلب خوشه ی ابل ۱۶۸۹ زوم کرده است، حدود ۱۰٫۰۰۰ خوشه ی کروی را تخمین بزنند، و برآورد کرده اند که مجموعا حدود ۱۶۰٫۰۰۰ خوشه ی کروی درون این خوشه ی کهکشانی وجود دارند. برای مقایسه جالب است بدانیم که در کهکشان راه شیری فقط ۱۵۰ مورد از این خوشه ها را داریم!

مرکز خوشه ی ابل ۱۶۸۹

مرکز خوشه ی ابل ۱۶۸۹

اما دو نکته ی مهم در این تحقیق نهفته است:

یکی به ویژگی های خوشه های کروی و توزیع آنها در خوشه ی کهکشانی برمی گردد. همانطور که می دانیم، خوشه های کروی مجموعه های عظیمی از ستارگانِ بسیار پیر هستند که مخصوصا در ۱ تا ۲ میلیارد سال اولیه ی تشکیل عالم شکل یافته اند، بنابراین آنها به عنوان فسیل هایی در داخل خوشه ی ابل ۱۶۸۹ هستند که می توانند آثاری از مراحل آغازین شکل گیری آن را به ما نشان دهند، و این بسیار ارزشمند است.

و نکته ی دوم به ماده ی تاریک و ویژگی های آن در خوشه کهکشانی ابل ۱۶۸۹ مربوط است. در واقع حضور این خوشه های کروی و بررسی توزیع آنها در مرکز و اطراف این خوشه ی کهکشانی می تواند سرنخ های ارزشمندی را از نحوه ی حضور و توزیع ماده ی تاریک در آن را به ما بدهد. ماده ی تاریکی که در چنین ساختارهای عظیم و بزرگی نقش کلیدی را ایفا می کنند ولی تنها راه بررسی و ثبت حضور آن بررسی آثار گرانشی ای است که از خود آشکار می کنند. این آثار را می توان با بررسی توزیع خوشه های کروی بدست آورد. علاوه بر این نقشی که ماده ی تاریک در شکل گیری خوشه های کهکشانی، در کیهان اولیه، و مراحل آغازین تشکیل کهکشان ها برعهده داشته اند را نباید از نظر دور کرد. و همه ی اینها را باید بتوان از این کولاک خوشه های کروی در لابلای کهکشان ها به ارمغان گرفت. به عنوان مثال تحقیقات اخیر که با بررسی حدود ۹۰۰۰ خوشه ی کهکشانی انجام گرفته نشان می دهد که ماده ی تاریکِ اطراف خوشه های کهکشانی، اثر پیچیده ای را روی تراکم کهکشان ها در داخل خوشه ها می گذارند.

جزئیات مرکز خوشه ی ابل ۱۶۸۹

جزئیات مرکز خوشه ی ابل ۱۶۸۹

با توجه به مقیاسی که بر روی تصویر می بینیم، می توان تخمین زد که پهنای کادر کوچک حدود ۲۰۰٫۰۰۰ سال نوری، یعنی به اندازه قطر کهکشان آندرومدا است. در بین اجرام آن می توانیم دو نوع کهکشان بیضوی و مارپیچی را به همراه تعداد بیشماری از خوشه های کرویِ ستارگان مشاهده کنیم. برای درک عظمت این گوشه ی کیهان مقیاسی ساده به کار می بریم: اگر کهکشان راه شیری را به پهنای یک زمین فوتبال در نظر بگیریم، آنوقت خوشه ی کهکشانی ابل ۱۶۸۹ به فاصله ی ۲۲۵۰ کیلومتری از آن قرار می گرفت!!

با کمی تأمل و تعمق در آن می توانیم جمال و زیبایی، و عظمتِ آفرینش را نظاره گر باشیم.

تهیه و تنظیم: محمد همایونی