در برنامه تلویزیونی علمی تخیلی "گمشده در فضا" که در دهه ۱۹۶۰ پخش می‌شد، خانواده کوچکی از ساکنان احتمالی یک سیاره، از مسیر خود خارج شده و در کهکشان ما گم شدند. اما حالا و با رویت اکتشافات تلسکوپ فضایی هابل، می‌توان گفت که واقعیت به مراتب عجیب‌تر از این داستان‌های افسانه‌ای است. به لطف تلسکوپ هابل، حالا اخترشناسان در مورد تمام خانواده‌های ستاره‌ها و احتمالا منظومه‌های سیاره‌ای آن‌ها اطلاعات فراوانی دارند.

ما در کهکشان راه شیری، امپراطوری ستاره‌ها، قرار داریم؛ ولی ستاره‌های فراوانی نیز در داخل خوشه‌های غول پیکر با صد‌ها هزار کهکشان سرگردان هستند. این ستاره‌ها از نظر گرانشی به هیچ کهکشانی در یک خوشه متصل نیستند.

در مجموع، درخشش کم نور این ستاره‌های سرگردان، پس‌زمینه‌ای به نام "نور درون خوشه‌ای" را شکل می‌دهد. اولین سرنخ‌ها در این رابطه در سال ۱۹۵۱ به دست آمد و حالا تلسکوپ هابل به سادگی این نور را تشخیص می‌دهد؛ حتی اگر یک ده هزارم درخشش آسمان شب باشد که توسط تلسکوپ‌ها در کره زمین رویت می‌شود.

یافته‌های هابل درباره نور شبح

در خوشه‌های غول‌پیکر که از صد‌ها یا هزاران کهکشان تشکیل شده‌اند، تعداد بی‌شماری ستاره، مانند روح‌های سرگردان واقع شده‌اند که نور شبح گونه‌ای از خود ساطع می‌کنند. این ستاره‌ها از نظر گرانشی به هیچ یک از کهکشان‌ها در خوشه‌ها متصل نیستند.

در این میان، این سوال برای اخترشناسان مطرح است: چگونه ستاره‌ها این‌گونه و تا این حد در سرتاسر خوشه پراکنده شده‌اند؟ نظریه‌های متفاوتی در این رابطه مطرح می‌شود. این احتمال وجود دارد که ستاره‌ها از کهکشان‌های یک خوشه خارج شده باشند و یا اینکه بعد از ادغام کهکشان‌ها به اطراف پرتاب شده باشند و نظریه دیگر این است که این ستاره‌ها در سال‌های ابتدایی شکل‌گیری یک خوشه در میلیارد‌ها سال قبل، آنجا حضور داشته‌اند.

بررسی اخیر تلسکوپ فضایی هابل ناسا که درباره "نور درون خوشه‌ای" انجام شده، از راز‌های جدیدی پرده برداشته است. مشاهدات جدید تلسکوپ هابل، حاکی از آن است که این ستاره‌ها برای میلیارد‌ها سال در اطراف سرگردان بوده‌اند و محصول فعالیت دینامیکی اخیر در یک خوشه کهکشانی که آن‌ها را از کهکشان‌های معمولی خارج می‌کند، نیستند.

این بررسی شامل تحقیقات برروی ۱۰ خوشه کهکشانی در فاصله ۱۰ میلیارد سال نوری است. این اندازه‌گیری‌ها باید در فضا انجام شود؛ چرا که نور ضعیف درون خوشه‌ای، ده هزار برابر کمتر از آسمان شب است که از روی کره زمین دیده می‌شود.

ستاره‌هایی که در ابتدا آواره بودند

این تحقیقات در عین حال حکایت از آن دارد که شکستگی نور درون خوشه‌ای، نسبت به کل نور موجود در خوشه، در طول بازه زمانی میلیارد‌ها ساله، ثابت مانده است. جیمز جی از دانشگاه یونسئی سئول، دراین باره گفته: «این بدان معناست که این ستاره‌ها در مراحل اولیه شکل‌گیری خوشه، بی‌خانمان و آواره بودند.»

زمانی که یک کهکشان در هنگام چرخش به دور مرکز خوشه و در فضای بین کهکشان‌ها، از میان مواد گازی عبور می‌کند، ستاره‌ها ممکن است از محل تولدشان در کهکشان به بیرون پراکنده شوند.

در جریان این فرآیند، بخشی از گاز و گرد و غبار از کهکشان خارج می‌شود. البته جی برپایه بررسی‌های جدید تلسکوپ هابل، معتقد است که این مکانیزم، علت اصلی تولید ستاره‌های درون خوشه‌ای نیست. به این دلیل که شکستگی نور درون خوشه‌ای، ممکن است با گذر زمان افزایش بیابد؛ البته به شرط آنکه خروجی‌ها نقش اصلی را ایفا کنند. البته این مورد در داده‌های جدید تلسکوپ هابل که شکستگی ثابتی را در طول میلیارد‌ها سال نشان می‌دهد، صدق نمی‌کند.

جی در این رابطه گفت: «ما دقیقا نمی‌دانیم که چه چیزی باعث بی‌خانمان شدن و آوارگی این ستاره‌ها شده است. تئوری‌های فعلی نمی‌توانند نتایج ما را توضیح دهند؛ ولی این اتفاق در جهان اولیه در ابعاد بزرگی رخ داده بوده. در سال‌های ابتدایی شکل‌گیری، کهکشان‌ها احتمالا بسیار کوچک بوده‌اند و به دلیل ضعف جاذبه گرانشی، به راحتی ستاره‌ها از این کهکشان‌ها خارج می‌شدند.»

ماده تاریک درون خوشه‌ای چیست؟

هیونجین جو از دانشگاه یونسئی کره‌جنوبی معتقد است: «اگر ما بتوانیم منشا ستاره‌های درون خوشه‌ای را کشف کنیم، این به ما کمک خواهد کرد تا تاریخچه شکل‌گیری یک خوشه کهکشانی کامل را متوجه شویم و آن‌ها می‌توانند به‌عنوان ردیاب‌های قابل مشاهده ماده تاریکی که خوشه را در برگرفته، عمل کنند.»

ماده تاریک، در حقیقت داربست نامرئی جهان است که کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشان را کنار هم حفظ می‌کند.

اگر ستاره‌های سرگردان اخیرا از طریق یک بازی پین‌بال در بین کهکشان‌ها تولید می‌شدند، زمان کافی برای پراکندگی در کل میدان گرانشی خوشه را نخواهند داشت و در نتیجه توزیع ماده تاریک خوشه را ردیابی نمی‌کنند. ولی اگر ستاره‌ها در سال‌های ابتدایی در خوشه متولد شده باشند، کاملا در سراسر خوشه پراکنده می‌شوند. این به اخترشناسان این فرصت را می‌دهد تا با استفاده از ستاره‌های سرگردان، نقشه توزیع ماده تاریک در سراسر خوشه را طراحی کنند.

این تکنیکی تازه و مکمل برای روش سنتی نقشه‌برداری از ماده تاریک است که با اندازه‌گیری نحوه منحرف شدن نور از اجسام پس زمینه توسط کل خوشه به خاطر پدیده‌ای به نام عدسی گرانشی انجام می‌شود.

نور درون خوشه‌ای اولین بار چه زمانی رویت شد؟

اولین بار فریتز زویکی، در سال ۱۹۵۱، نور درون خوشه‌ای را در خوشه کهکشانی کما تشخیص داد و یکی از هیجان‌انگیزترین گزارش‌های او دراین راستا، رویت ماده‌هایی درخشان و کم‌نور بین کهکشانی در این خوشه بود.

خوشه کما که شامل دست‌کم هزار کهکشان است، یکی از نزدیکترین خوشه‌ها به کره زمین است که ۳۳۰ میلیون سال نوری با زمین فاصله دارد. به لطف همین خوشه بود که زویکی توانست نور شبح را با تلسکوپ ۱۸ اینچی متوسط تشخیص دهد.

توانایی و حساسیت تلسکوپ جیمز وب ناسا، حالا جستجوی ستاره‌های درون خوشه‌ای در اعماق کیهان را تا حد زیادی گسترش خواهد داد و در نتیجه می‌تواند به حل این معما کمک کند.

تلسکوپ فضایی هابل، پروژه‌ای بین‌المللی و همکاری مشترک بین ناسا و ESA است. مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت مریلند، مدیریت این تلسکوپ را بر عهده دارد و موسسه علمی تلسکوپ فضایی STScI در بالتیمور مریلند، عملیات علمی تلسکوپ هابل و جیمز وب را انجام می‌دهد. STScI توسط انجمن دانشگاه‌ها برای تحقیقات در امور نجوم در واشنگتن اداره شده و در خدمت ناسا است.

منبع: خبر آنلاین