تصویر هابل از خوشه باستانی و رازهای آغاز راه شیری

انفجاری از رنگ در دوردست‌های کهکشان ما، برای لحظه‌ای شبیه آتش‌بازی میهن‌پرستانه به نظر می‌رسید: نقطه‌های آبی درخشان، اخگرهای سرخ و ملایم‌تر، و خوشه‌ای فشرده و پرتلألؤ که تقریبا در سراسر تاریخ کیهان به دور راه شیری چرخیده است.

در این تصویر از تلسکوپ فضایی هابل ناسا، ستارگان باستانی در رنگ‌های سرخ، سفید و آبی از دل یک خوشه کروی می‌درخشند؛ خوشه‌ای که تقریبا به اندازه خود جهان قدمت دارد.

این خوشه که ان‌جی‌سی ۶۴۲۶ نام دارد، در هاله راه شیری جای گرفته و تلسکوپ فضایی هابل ناسا آن را به‌عنوان ادای احترامی تصویری به یک رویداد ملی منتشر کرده است. تصویر به‌تنهایی چشمگیر است، اما ارزش واقعی آن در روایتی نهفته که درباره چگونگی پیدایش ستارگان و حتی کهکشان‌ها برای ما بازگو می‌کند.

چرا یک تصویر می‌تواند نگاه ما به گذشته را دگرگون کند

خوشه‌های کروی، مجموعه‌هایی متراکم و تقریبا کروی از ستارگان هستند که با گرانش در کنار هم نگه داشته شده‌اند. کهکشان ما حدود ۱۵۰ خوشه از این نوع دارد که همگی یادگارهای جهان اولیه‌اند. ان‌جی‌سی ۶۴۲۶ یکی از کهن‌ترین آن‌هاست. با سنی در حدود ۱۳ میلیارد سال، ستارگان آن زمانی شکل گرفتند که جهان هنوز در دوران جوانی خود بود. می‌توان آن را فسیلی زنده دانست: بایگانی فشرده‌ای از شرایط دورانی که هیدروژن و هلیم غالب بودند و عناصر سنگین‌تر کمیاب به شمار می‌رفتند.

رنگ ستارگان در تصویر هابل صرفا جنبه تزئینی ندارد. این رنگ‌ها حامل اطلاعات‌اند. ستارگان آبی داغ‌تر هستند. ستارگان سرخ خنک‌ترند. فیلترهای تلسکوپ طول موج‌های متفاوتی را جدا می‌کنند و همین انتخاب‌ها به طیف رنگی‌ای تبدیل می‌شود که شما می‌بینید. اما رنگ در عین حال نشانه‌ای از ترکیب شیمیایی نیز هست. ستارگان ان‌جی‌سی ۶۴۲۶ فلزیگی پایینی دارند؛ یعنی فقط مقدارهای ناچیزی از عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیم را در خود جای داده‌اند. همین فلزیگی پایین دقیقا همان چیزی است که اخترشناسان برای اجرامی انتظار دارند که نزدیک به سپیده‌دم زمان شکل گرفته‌اند.

فلزیگی پایین مانند اثر انگشت کیهانی است. این ویژگی به ما می‌گوید این ستارگان پیش از آن زاده شدند که نسل‌های پی‌درپی ابرنواخترها، کهکشان را با آهن، اکسیژن، سیلیکون و عناصر سنگین‌تر دیگر غنی کنند. وقتی ستارگان پرجرم منفجر شدند، این عناصر را در سراسر فضا پراکندند و ستارگان نسل‌های بعدی را از نظر شیمیایی پیچیده‌تر ساختند. اما اینجا، در ان‌جی‌سی ۶۴۲۶، عمدتا شیمی ساده‌تر جهان اولیه را می‌بینیم.

دو جمعیت ستاره‌ای در یک خوشه

پیچیدگی دیگری نیز در نور این خوشه پنهان است: شواهدی از وجود دو گروه ستاره‌ای با ترکیب شیمیایی متفاوت درون ان‌جی‌سی ۶۴۲۶. این موضوع نشان می‌دهد خوشه در یک فوران واحد و آنی شکل نگرفته است. در عوض، شاید نسل نخست ستارگان پرجرم، کوتاه اما پرشتاب زیسته و جوان مرده باشند، سپس به‌صورت ابرنواختر منفجر شده و گاز خوشه را غنی کرده باشند؛ گازی که بعدتر نسل دوم ستارگان را پدید آورده است. این فرایند، بازپخش فشرده و شتاب‌گرفته‌ای از بازیافت ستاره‌ای است؛ همان فرایندی که در مقیاسی بزرگ‌تر، عناصر لازم برای سیاره‌ها و حیات را می‌سازد.

چرا این مسئله برای شکل‌گیری کهکشان‌ها اهمیت دارد؟ زیرا خوشه‌های کروی مانند ان‌جی‌سی ۶۴۲۶ فسیل‌هایی هستند که در هاله کهکشانی حفظ شده‌اند. اخترشناسان با تعیین دقیق سن آن‌ها و نقشه‌برداری از امضاهای شیمیایی‌شان می‌توانند بازسازی کنند کدام بخش‌های راه شیری در جای خود شکل گرفته‌اند و کدام بخش‌ها به‌صورت بقایای کهکشان‌های کوچک‌تری وارد شده‌اند که در گذر زمان با آن ادغام شده‌اند. هر خوشه به یک نقطه داده در شجره‌نامه کهکشان تبدیل می‌شود.

نقش هابل و گام بعدی چیست

هابل این تصویر را در چارچوب یک پیمایش گسترده‌تر از خوشه‌های کروی هاله کهکشانی ثبت کرده است. این تلسکوپ بیش از سه دهه فعالیت کرده و بارها با نماهای دقیق‌تر و کشف‌های غیرمنتظره، کتاب‌های درسی را بازنویسی کرده است. امروز کار هابل با تلسکوپ فضایی جیمز وب که طول موج‌های بلندتر را بررسی می‌کند، و همچنین با تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن که قرار است تابستان امسال پرتاب شود، تکمیل می‌شود. این رصدخانه‌ها در کنار هم جعبه‌ابزاری می‌سازند برای کنار زدن لایه‌های تاریخ کهکشانی در مقیاس‌ها و رنگ‌های گوناگون.

رصد خوشه‌هایی مانند ان‌جی‌سی ۶۴۲۶ فقط برای ارضای کنجکاوی نیست. این داده‌ها مدل‌های تکامل ستاره‌ای را دقیق‌تر می‌کنند، جدول زمانی شکل‌گیری عناصر را محدودتر می‌سازند و به کالیبره کردن اندازه‌گیری‌های فاصله کمک می‌کنند؛ اندازه‌گیری‌هایی که پایه‌های کیهان‌شناسی بر آن‌ها استوار است. هر برآورد دقیق از سن یک خوشه کروی، قیدهای مربوط به چگونگی و زمان گردآمدن جرم راه شیری را محکم‌تر می‌کند.

نگاه کارشناس

دکتر لورا مندس، اخترفیزیک‌دان خیالی متخصص در جمعیت‌های ستاره‌ای، می‌گوید: «ان‌جی‌سی ۶۴۲۶ یک نشانه زمانی کوچک اما حیاتی در تاریخ کهکشان است. وقتی درون چنین خوشه کهنی دو جمعیت شیمیایی را می‌بینیم، در واقع تکامل شیمیایی را در مقیاسی کوچک تماشا می‌کنیم. این موضوع به ما می‌گوید فرایندهایی که راه شیری اولیه را شکل دادند، حتی در سامانه‌های فشرده نیز فعال و کارآمد بوده‌اند.»

نکته او نشان می‌دهد چرا اخترشناسان بارها به چنین تصویرهایی بازمی‌گردند. یک نما می‌تواند مسیرهای شکل‌گیری، دینامیک درونی و دستورهای شیمیایی‌ای را آشکار کند که از گاز ساده، جهان‌های پیچیده ساختند. آتش‌بازی زیباست. علم پشت آن عمیق‌تر است.

این مسیر به کجا می‌رسد

تصویر هابل از ان‌جی‌سی ۶۴۲۶ هم یک جشن تصویری برای عموم است و هم یک دارایی علمی ارزشمند. رنگ‌ها توجه را جلب می‌کنند. طیف‌ها و نورسنجی‌ها داده‌ها را فراهم می‌آورند. با دقیق‌تر شدن سن‌سنجی و بررسی شیمیایی به کمک تلسکوپ‌ها، داستان راه شیری نیز شفاف‌تر خواهد شد: نه به‌عنوان یک رویداد واحد شکل‌گیری، بلکه به‌صورت فرایندی لایه‌لایه، آشفته و پر از تولدها، مرگ‌ها و ادغام‌ها. ان‌جی‌سی ۶۴۲۶ یکی از نخستین صفحه‌های این تاریخ است؛ صفحه‌ای که هنوز در نوری خواندنی است که میلیاردها سال در راه بوده است.