آیا روند تشکیل کهکشان‌ها ادامه خواهد داشت؟

این سوال جالبی است؛ زیرا ما را به به بررسی و رصد مجدد روند آشفته، پیچیده و زیبای شکل‌گیری کهکشان‌ها فرا می‌خواند.

نگاهی به کهکشان‌ها

شناسایی کهکشان‌ها تقریبا آسان است. آنها مجموعه‌ای از ستاره‌ها، گاز و ماده تاریک و تا حد زیادی از یکدیگر متمایز هستند. یک کهکشان معمولی تقریباً یکصدهزار سال نوری وسعت دارد و فاصله معمولی بین کهکشان‌ها تقریباً ۱ میلیون سال نوری است. کهکشان‌ها گاهی اوقات داخل خوشه‌های کهکشانی ادغام یا با هم جمع می‌شوند، اما به جز چند استثنا، می‌توانیم تا حد زیادی یک کهکشان را از دیگری متمایز کرده و تشخیص دهیم. آنها مانند شهرهای کوچک و شهرک‌هایی واقع در حومه هستند: فاصله بین شهرها از خود شهرها بیشتر و بزرگتر است. بنابراین به‌راحتی می‌توان آنها را تشخیص داد و تعریف کرد. شهرها کنار یکدیگر قرار می گیرند و گاهی یک شهر بزرگ، همسایگان کوچک خود را می‌بلعد.

با این حال، تعریف مرحله تولد کهکشان موضوع متفاوتی است. کهکشان‌ها در جهان اولیه از طریق فرآیند تدریجی پدید آمدند که از اولین ثانیه مه‌بانگ شروع شد. در آن زمان، کیسه‌های هوایی کوچکی با چگالی بالاتر از حد متوسط ظاهر شدند و طی چند صد میلیون سال آینده رشد کردند. فقط ماده تاریک ابتدا می‌توانست به درون سرازیر شود؛ زیرا ماده معمولی مشغول درهم‌تنیده شدن بود. اما هنگامی که حفره‌های ماده تاریک به اندازه کافی بزرگ شدند، مواد منظم اطراف را جذب کردند.

همانطور که ماده منظم جمع، فشرده و تکه‌تکه شد، به اولین ستاره‌ها نور داد. این پیش‌کهکشان‌ها گاز بیشتری را از فضای پیرامون مصرف کردند، با همسایگان ترکیب شده و رشد کردند و به کهکشان‌های کاملاً شکل‌گرفته‌ای تبدیل شدند که امروزه می‌بینیم. بنابراین، امروز از بسیاری جهات امکان شکل‌گیری کهکشان جدید وجود ندارد. فرآیند ساختن آنها؛ رشد کردن از جرم‌های کوچک در چگالی یا تجمع اولیه ماده تاریک به پایان رسیده و تمام شده است، عملی که در روزهای اولیه جهان اتفاق افتاد و دیگر هرگز رخ نداد. در جهان امروز هیچ پیش‌کهکشان دیگر و هیچ ابری از گاز در انتظار فرصتی برای فشرده شدن و ایجاد یک کهکشان جدید نیست.

وقتی صحبت از کهکشان‌ها می‌شود، آنچه می‌بینیم، همان است که وجود دارد.

ستاره‌ و مفهومی به نام جرم‌ ستاره‌ای

اما این تنها یک راه برای تعریف آغاز کهکشان است. می‌توانیم یک مرحله مهم دیگر را بررسی کنیم: ظهور اولین ستاره‌ها. اگر به روند شکل‌گیری ستاره‌ها دقت کنیم، متوجه خواهیم شد این یک روند مداوم است که حتی در جهان امروز ادامه دارد. اخترشناسان در جهان امروز دانش درستی از معیاری به نام تابع جرم ستاره‌ای ایجاد کرده‌اند. این یک سرشماری اولیه جمعیت‌شناختی است که تعداد ستاره‌ها را در هر کهکشان نشان می‌دهد؛ یا به عبارت دیگر، چه مقدار جرم به شکل ستارگان در هر کهکشان در دوره‌های مختلف جهان وجود دارد.

ستارگان تنها درصد کمی از جرم یک کهکشان را تشکیل می‌دهند و بقیه جرم کهکشان به ماده تاریک و توده‌های گازی متعلق است. با این حال، ستارگان به معنای یک کهکشان عینیت می‌بخشند و رصد آنها بسیار ساده‌تر از هر جزء کهکشانی دیگری است.

اخترشناسان با بررسی‌های جدید از کهکشان‌های سراسر کیهان و نمونه‌برداری آنها، اخیراً کشف کرده‌اند تابع جرم ستاره‌ای در کیهان رو به افزایش است؛ یعنی امروز تعداد کهکشان های کوچک، کهکشان‌های متوسط و کهکشان‌های بزرگ بیشتر از میلیاردها سال پیش است.

کهکشان‌های کوچک جدید از ظهور پیش‌کهکشان‌ها بر بذرهایی از ماده تاریک به وجود نمی‌آیند. آنها توده‌هایی از مواد موجود هستند که تازه شروع به تشکیل ستاره کرده‌اند. از سوی دیگر کهکشان‌های بزرگتر عمدتاً از ادغام مداوم کهکشان‌های کوچکتر پدید می‌آیند.

بنابراین، حداقل یک راه مهم برای تشکیل کهکشان‌های جدید و ظهور همچنان آنها در صحنه کیهان، دوره‌های جدید تشکیل ستاره‌هاست. ستاره‌ها همیشه و از میلیاردها سال قبل در کهکشان وجود داشته‌اند، اما ما اکنون آنها را می‌بینیم. این فرآیند قابل استمرار است؛ زیرا تشکیل ستاره همیشه هم موفقیت‌آمیز نیست. بیشتر گازهای موجود در یک کهکشان هرگز به ستاره تبدیل نمی‌شوند و ممکن است برای دوره‌های طولانی بدون مصرف مواد زیاد ادامه یابد و شروع به کار کهکشان در وهله اول زمان زیادی طول بکشد.

یک خبر خوب و یک خبر بد

اما متأسفانه، این روند برای همیشه ادامه نخواهد داشت. زیرا نه‌تنها جهان در حال انبساط است، بلکه انبساط آن نیز شتاب می‌گیرد. اثری که به عنوان انرژی تاریک شناخته؛ یا شکل ناشناخته‌ای از انرژی که همه فضای گیتی را به صورت فرضی در بر می‌گیرد و سرعت انبساط جهان را می‌افزاید تعریف می‌شود. اگرچه ستاره‌شناسان هنوز نمی‌دانند چه چیزی انرژی تاریک را هدایت می‌کند، می‌توانند آثار آن را بر بقیه جهان مشاهده کنند: این انرژی همه چیز را منبسط می‌کند.

با بالا رفتن سن کیهان، تجمیع مواد برای تشکیل کهکشان‌های جدید و ادامه شکل‌گیری ستاره‌ها سخت‌تر می‌شود. در واقع، اوج شکل‌گیری ستاره‌ها میلیاردها سال پیش سپری شد. در حالی که کهکشان‌های جدید همچنان تشکیل و روشن می‌شوند، سرعت پیدایش آنها در حال کاهش است و هر سال تعداد کمتری کهکشان‌های جدید ظاهر می‌شود. اما هنوز زمان زیادی داریم، کهکشان‌ها تا صدها میلیارد سال آینده شکل می‌گیرند و همچنان می‌توانیم از زندگی روی زمین و در جهان هستی تا پایان آن لذت ببریم.