تماشای بالیدن زیبای کهکشان ها

اوایل قرن بیستم، ادوین هابل موفق به کشفی تکاندهنده شد مبنی بر این که کهکشان راه شیری ما، تنها نیست. کهکشان ما تنها یکی از کهکشانها یا ــ چنان که هابل نامیدشان ــ "جهانهای جزیرهای" بسیاری است که در اقیانوس فضا شناورند.

اکنون، یک قرن پس از آن، کاوشگر تحول کهکشانی ناسا (NASA's Galaxy Evolution Explorer)، در حال کمک به بازسازی سیر تکامل این گونههای کیهانی از روی شواهد است. در این مأموریت، از زمان پرتابِ کاوشگر در سال 2003، دهها هزار کهکشان در پرتوی فرابنفش در گسترهی نه میلیارد سال از زمان، بررسی شدهاند. نتایج، شواهد گستردهی تازهای برای نظریهی "پرورش" به دست میدهد. در این نظریه، اعتقاد بر این است که کهکشانهایی که نخستین بار توسط هابل توصیف شدند ــ مارپیچیهای زیبا و بیضویهای لکهمانند ــ از نظر تکامل با هم مرتبطاند.

طبق این نظریه، یک کهکشان جوانِ نوعی، زندگیاش را به صورت کهکشانی مارپیچی آغاز میکند که فعالانه ستاره تولید میکند. با گذشت زمان، این کهکشان مارپیچی ممکن است پیش از روانه کردن چند دور دیگر از ستارههای تازه ساخته شده، با کهکشان مارپیچی دیگری یا شاید کهکشانی نامنظم یکی شود. سرانجام، کهکشان، تولید ستارهاش را کم میکند و با زندگی بعدیاش در هیأت یک کهکشان بیضوی، خو میگیرد.

کریس مارتین (Chris Martin)، پژوهشگر اصلی کاوشگر تحول کهکشانی در مؤسسهی فنآوری کالیفرنیا (California Institute of Technology in Pasadena) در پاسادنای کالیفرنیا (Pasadena, Calif)، میگوید: "دادههای ما تأیید میکند که همهی کهکشانها، زندگی را در حال ستارهزایی آغاز میکنند. سپس در اثر ترکیبی از ادغام با دیگر کهکشانها، تحلیل رفتن سوخت و شاید توقف توسط سیاهچالهها، کهکشانها سرانجام از تولید ستاره بازمیایستند."

امروزه وقتی اخترشناسان دربارهی کهکشانها سخن میگویند، ترجیح میدهند با رنگشان ــ آبی یا قرمز ــ به آنها اشاره کنند تا با شکلشان. بیشتر کهکشانهای آبیرنگ، مارپیچیهای کوچکتر یا کهکشانهای نامنظماند و بیشتر کهکشانهای قرمز رنگ را کهکشانهای بیضویِ بزرگتر تشکیل میدهند؛ گو این که استثناءهایی هم وجود دارد.

چرا کهکشانها را با رنگشان رمزگذاری میکنیم؟ رنگ کهکشانها نشانگر میزان فعال بودنشان در ساختن ستارههای تازه است. ستارههای جوانتر، در پرتوی فرابنفش یا آبی میدرخشند، پس کهکشانهایی که آبی به نظر میرسند، با گرفتاری تمام مشغول تولید ستارهاند. ستارههای مسنتر پرتوی فروسرخ یا قرمز تابش میکنند، پس کهکشانهایی که قرمز به چشم میآیند، کارخانههای ستارهسازیشان را بستهاند. حدوداً نیمی از کل کهکشانها آبی و نیمی قرمزند.

دانشمندان را مدتها فرض بر این بوده است که کهکشانهای آبی با زیاد شدن سنشان تبدیل به کهکشانهای قرمز میشوند. آنان پیشنهاد میکردند که برای کهکشانهای آبی، اتفاقی رخ میدهد که باعث تمام شدن مصالح ساخت ستاره یا گاز در آنها شده و باعث بلوغ آنان به صورت کهکشانهای قرمز غیرفعال میشود. برای درست بودن این نظریهی "پرورش"، باید جمعیتی از کهکشانهای "نوجوان" وجود داشته باشد که در حال طی روند گذار از آبی به قرمز یا از جوانی به پیریاند. اما چنین دگردیسی کیهانیای، باید میلیاردها سال به طول انجامد. اخترشناسان که عمری به مراتب کوتاهتر دارند، چگونه میتوانند روندی اینگونه بلندمدت را مطالعه کنند؟

یک راه حل، نگریستن به تعداد بسیار بسیار زیادی از کهکشانهاست. یک موجود فرازمینی فرضی را تصور کنید که از روی مشتی عکس که انسانهایی با سنین مختلف را نشان میدهد، سعی میکند دریابد آیا آدمها پیر میشوند و چگونه. این موجودات ممکن است فرض کنند که آدمهای کوچکتر رشد کرده و تبدیل به آدمهای بزرگتر میشوند، اما اگر میتوانستند نگاهی به چندین صندوقچهی پر از عکس بیندازند، بهتر میتوانستند زندگی یک انسان نوعی را بازسازی کنند.

کاوشگر تحول کهکشانی برای این که درست چنین پروندهی حجیمی از کهکشانها را برای اخترشناسان فراهم آورد طراحی شد. گنجینهی دادههای این کاوشگر، به کاوشگران امکان داد که شمار چشمگیری از کهکشانهای نوجوان و به طبع آن گواهی بیابند مبنی بر این که کهکشانهای مارپیچی جوان ــ یا آبی ــ سرانجام مسن میشوند تا تبدیل به کهکشانهای بیضوی ــ یا قرمز ــ شوند.

به گفتهی مارتین: "نظریهی پرورش در تحول کهکشانی، وجود کهکشانهایی در حال گذار را پیشبینی کرد. یافتن این کهکشانها نیازمند پرتوی فرابنفش بود چرا که آنان در این پرتو واقاً شاخصترند. به دلیل کمیاب بودن این کهکشانها باید کهکشانهای زیادی را از نظر میگذراندیم. کاوشگر تحول کهکشانی، امکان چنین کاری را برای ما فراهم کرد."

دادههای نور مریی از نقشه برداری دیجیتال آسمانSloanا (Sloan Digital Sky Survey) نیز به اثبات سن کهکشانهای نوجوان و سرعت تمام شدن سوخت ستارهساز آنها، کمک کرد. از این یافتهها چنین برمیآید که برخی از کهکشانهای جوان به سرعت به پیری میرسند، در حالی که بقیه به آهستگی به سوی دوران سالمندی گام برمیدارند.

شواهد نظریهی "پرورش" تحول کهکشانی را میتوانید در گزارشی در نشریهی اخترفیزیک (Astrophysical Journal)، بیابید که مارتین نویسندهی اصلی آن است.