چه تعداد کهکشان در جهان وجود دارد؟

---

چه تعداد کهکشان در جهان وجود دارد؟

مترجم: محمد علیزاده

منبع: http://www.space.com

برای دیدن عکسها در اندازه‌ی بزرگ روی آنها کلیک کنید

کهکشان‌ها، این توده‌های سترگ و هنگفت از ستارگان که جهان را انباشته‌اند، در همه جا وجود دارند. شاید بهترین نمونه برای درک این واقعیت، تصویری باشد که تلسکوپ فضایی هابل از ژرفنای فضا گرفته است: "میدان فراژرف هابل"؛(1) مجموعه‌ای از تعدادی عکس گرفته شده توسط هابل که در کنار هم قرار داده شده و هزاران کهکشان را در یک تصویرِ هم‌نهاده نمایش می‌دهد.

 

نام این تصویر میدان فراژرف هابل است. این تصویر از ترکیب تصاویر تلسکوپ فضایی که در طی ده سال گرفته شده، به دست آمده است. این تصویر تنها از هدف‌گیری به سوی بخش بسیار کوچکی از آسمان شب به دست آمده است. با نگاه به این تصویر، به 13/4 میلیارد سال در گذشته‌ی جهان سفر می‌کنیم. این تصویر تنها بخش بسیار بسیار کوچکی از کیهان است. بنابر بررسی‌های دانشمندان، در جهان بیش از 200 میلیارد کهکشان وجود دارد که بخشی از آن را در این عکس مشاهده می‌کنید.

برآورد تعداد کهکشان‌هایی که در جهان وجود دارد، کار بسیار سختی است. وقتی تعداد به میلیاردها برسد، به دست آوردن عددی سرراست مشکل است، همچنین، گاه گاه نیز با محاسبات تازه، برآورد تعداد افزون می‌شود. مشکل دیگر، محدودیت ابزار و افزار رصد است. برای گرفتن بهترین تصویر، تلسکوپ‌ها باید قطر عدسی و آیینه‌ی بزرگتر داشته باشند و برای جلوگیری از واپیچش و کژدیسی حاصل از هوای زمین، آنها را بر بالای هواسپهر قرار داد. با این حال و با این که برآورد کارشناسان با هم متفاوت است، دامنه‌ی پذیرفته شده بین 100 تا 200 میلیارد کهکشان است.

 

تلسکوپ فضایی هابل
  

رفتن به ژرفاهای کیهان
تلسکوپ فضایی هابل، بهترین ابزار شمارش و برآورد تعداد کهکشان‌های جهان است. این تلسکوپ در سال 1990 به فضا پرتاب شد. در آغاز دچار واپیچیدگی نور در آیینه‌ی اصلی بود که در سال 1993 و در جریان عملیات شاتل فضایی به دست فضانوردان کارشناس اصلاح شد. تا ماموریت پایانی شاتل‌ها در اردیبهشت ماه سال 2009، هابل را چندین بار بهسازی و تعمیر کرده و به‌روزرسانی کردند.
در سال 1995، ستاره‌شناسان تلسکوپ را به سوی منطقه‌ای خالی در استارگان خرس بزرگ(2) هدف گرفته و متمرکز کردند و به مدت 10 روز اطلاعات مشاهداتی خود را گرد آوردند. در نتیجه توانستند 3000 کهکشان بسیار کم‌سو را با نور قدر 30 و در یک قاب به تصویر بکشند. برای درک کم‌سو بودن این عدد، کافی است بدانید که درخشش ستاره‌ی قطبی قدر 2 است. این تصویر هم‌نهاده را "میدان فراژرف هابل" نام نهادند که دوردست‌ترین جایی از جهان بوده است که تا آن زمان آدمی به چشم دیده بود.
پس از به‌روزرسانی ابزارهای هابل، ستاره‌شناسان آزماش خود را تکرار کردند. در سال 2003 و 2004، دانشمندان "میدان فراژرف" دیگری به ثبت رساندند که از نوردهی در یک میلیون ثانیه (11/5 روز) به دست آمده بود و موفق شدند در یک نقطه‌ی کوچک از صورت فلکی کوره،(3) 10000 کهکشان را ثبت کرده و به تصویر بکشند.
در سال 2012 و پس از به‌روز‌رسانی دوباره‌ی هابل، دانشمندان با کمک تلسکوپ، نگاهی دیگر به ژرفای کیهان انداختند. هر چند تلسکوپ به نقطه‌ای بسیار کوچک هدف گرفته شده بود، اخترشناسان توانستند 5500 کهکشان را رصد کنند. به این ترتیب دانشمندان میدان فراژرف دیگری به تصویر کشیدند.
روی‌هم رفته، کیهان‌شناسان به کمک هابل توانسته‌اند وجود کمابیش یکصد میلیارد کهکشان را در کیهان برآورد کنند، اما با بهتر شدن و به‌روزرسانی ابزار و فناوری تلسکوپ‌های فضایی، این تعداد ممکن است تا دویست میلیارد هم افزون شود.

شمارش ستارگان
هر گونه ابزاری که مورد استفاده قرار گیرد، روش برآورد تعداد کهکشان‌ها یکسان است. باید تلسکوپ را به بخش کوچکی از آسمان نشانه رفت، سپس نسبت آن بخش کوچک آسمان را برای تمامی کیهان در نظر گرفته و آنگاه تعداد کهکشان‌های جهان را برآورد کرد.
برآوردها بر این فرض استوار است که پراکُنش کیهانی چندان بزرگ نباشد و کیهان همگن‌زاد و یکسان(4) باشد. (یعنی نسبت پراکندگی و نیز بزرگی کهکشان‌ها، بر اساس فرض‌هایی باشد که دانشمندان در محاسبه‌ها در نظر گرفته‌‌اند، در این صورت برآوردها کمابیش درست است. مترجم) دلایل خوبی برای تردید در فرض‌های نخستین وجود دارد. همین تردیدها از اصول کیهان‌شناسی است.
یکی از این اصول به نظریه‌ی نسبیت عمومی آلبرت انشتین در آغاز سده‌ی گذشته برمی‌گردد. یکی از نتایج نسبیت عمومی این است که نیروی گرانش باعث واپیچیدگى فضا و زمان می‌شود. بر این اساس، انشتین و چند تن دیگر از دانشمندان تلاش کردند تا دریابند چگونه گرانش بر تمامی کیهان تاثیر می‌گذارد.
ساده‌ترین فرض این است که اگر درون‌مایه‌ی جهان با دیدی کم و بیش درست و دقیق بررسی شود، به نظر می‌رسد که محتوای همه جا و در همه جهت تا اندازه‌ای یکسان است. پس می‌توان نتیجه گرفت هنگامی که برای مقیاس‌هایی بزرگ از جهان برآورد می‌کنیم، ماده‌ی موجود در کیهان همگن(5)  و هم‌گرا و یک‌دست و یک‌ریخت است. این را به عنوان یک اصل کیهان‌شناسی می‌شناسیم.
یک نمونه از اصول کیهان‌شناسی، در ارتباط با ریزموج‌های پس‌زمینه‌ی کیهانی(6) است؛ تابشی که از مراحل آغازین ریخت‌گیری کیهان و پس از مِه‌بانگ(7) باقی مانده است. با استفاده از ابزاری همچون "کاوشگر ناهمسان‌گرد ریزموج ویلکینسون ناسا"،(8) ستاره‌شناسان دریافتند به هر سو که نگاه می‌کنند، تابش ریزموج‌های پس‌زمینه‌ی کیهانی کمابیش یکسان است.

چه تعداد از کهکشان‌ها با گذشت زمان دگرگون شده‌‌اند؟
با اندازه‌گیری گسترش کیهان به کمک مشاهده‌ی سرعت دور شدن کهکشان‌ها از ما، نتیجه گرفته شده که از عمر جهان، 13/82 میلیارد سال می‌گذرد. پس همچنان که جهان پیرتر و اندازه‌ی آن بزرگتر می‌شود، کهکشان‌ها نیز از یکدیگر دورتر و دورتر شده و از زمین بیشتر فاصله می‌گیرند. در نتیجه دیدن آنها با تلسکوپ نیز سخت‌تر خواهد شد.
کیهان با سرعتی بیش از سرعت نور در حال گسترش است که این موضوع با محدودیت سرعت نور انشتین هم‌ستیز و متناقض نیست، زیرا این خود فضاست که با شتابی فزاینده در حال گسترش و فراخیدگی است و کهکشان‌ها را نیز به همراه خود به فراسو می‌برد.
آنچه بیان شد، مفهوم کلی "جهان قابل مشاهده" است، جهانی که می‌توانیم پیرامون‌مان ببینیم. همچنین می‌توان نتیجه گرفت که در 1 یا 2 تریلیون سال آینده، کهکشان‌ها چنان از زمین دور خواهند شد که دیگر از روی زمین قابل مشاهده نباشند. آنچه که اکنون از جهان می‌بینیم، نوری است از کهکشان‌هایی که فرصت کافی برای رسیدن به زمین داشته و به آن معنا نیست که همه‌ی آن کهکشان‌ها هنوز وجود داشته باشند. در نتیجه این نیز تعریفی است برای "جهان قابل مشاهده".

‌خود کهکشان‌ها نیز در گذر زمان دستخوش دگرگونی می‌شوند. کهکشان راه شیری در راه برخورد با همسایه‌ی خود، کهکشان اندورمدا است و کمابیش تا 4 میلیارد سال بعد، هر دو به هم خواهند پیوست. در نهایت نیز دیگر کهکشان‌های خوشه‌ی محلی ما با همدیگر درهم خواهند آمیخت. ساکنان آن سترگ کهکشان آینده، جهانی بس تیره و تارتر برای مشاهده خواهند داشت. (به دلیل انبساط پیوسته‌ی کیهان و دور شدن کهکشان‌ها از هم، در آینده‌ی بسیار دور، کیهان چنان گسترش خواهد یافت که دیگر نور یارای رسیدن به مسافت‌های بسیار دور را ندارد. در نتیجه، اگر ساکنان هوشمندی در سیاره‌های زیست‌پذیر کهکشان‌های آن دوران وجود داشته باشند، جهان را مانند آنچه ما امروز می‌بینیم، نخواهند دید، زیرا نور کهکشان‌های بسیار دوردست را دریافت نمی‌کنند. در نتیجه دریافت آنها از بزرگی جهان به اندازه‌ی همان خوشه‌ی محلی کهکشان‌هایی است که در آن زندگی می‌کنند. مترجم)
هنگام آغاز تمدن، گواهی بر وجود یکصد میلیارد کهکشان در جهان وجود نداشت و دانشمندان آن زمان، گسترش و فراخندگى کیهان را نمی‌دیدند و از رویداد مه‌بانگ نیز آگاه نبودند.

دیگر جهان‌ها چگونه هستند؟
همان‌گونه که جهان آغازین چون یک حباب متورم می‌شده است، نظریه‌هایی عنوان شده که بیان می‌دارد شاید حباب‌های جهان‌های دیگری نیز در کنارِ جهانِ حباب‌گونِ متورمِ نخستینِ ما ریخت یافته باشند. جهان‌هایی دیگرسان با سرعت‌های گسترش گوناگون، گونه‌هایی دیگر از ماده و قوانین فیزیکی ویژه‌ی خود و دیگرگون از قوانین فیزیکی ما وجود داشته باشد. اگر چنین جهان‌هایی هم با کهکشان‌هایشان وجود داشته باشد، اکنون هیچ راهی برای مشاهده و شناخت قطعی آنها وجود ندارد. از این رو شاید پس از مشاهده و بررسی آن جهان‌ها، تعداد کهکشان‌ها از 200 میلیارد بسیار بیشتر شود.
پس از پرتاب "تلسکوپ فضایی جیمز وب"، ستاره شناسان خواهند توانست تعداد کهکشان‌ها را در جهان خودمان، بهتر محاسبه کنند. هم اکنون نیز دانشمندان توانسته‌اند با کمک تلسکوپ هابل، کهکشان‌هایی که در 450 میلیون سال پس از مه‌بانگ ریخت یافته‌‌اند را مشاهده کنند. پس از پرتاب تلسکوپ جیمز وب در سال 2018، ستاره شناسان انتظار دارند که بتوانند تا 200 میلیون سال پس از انفجار بزرگ را مشاهده کرده و کهکشان‌های ریخت یافته در آن گذشته‌ی دور را رصد کنند. (توجه داشته باشید که هر گاه به آسمان نگاه می‌کنید، در واقع به گذشته می‌نگرید؛ زیرا نور هر ستاره و کهکشان، مدت زمان درازی در راه بوده تا به ما برسد. مترجم)
به نظر می‌رسد تعداد کهکشان‌ها دگرگونی چندانی نداشته باشد. زیرا ریخت یافتن نخستین کهکشان‌ها، کمابیش در همان زمان 200 میلیون سال پس از مه‌بانگ آغاز شده است، بنابراین تعداد 200 میلیارد کهکشان برای جهان قابل مشاهده‌ی ما گمان‌پذیر است. (9)

پی‌نوشت:
1- Hubble eXtreme Deep Field
2- صورت فلکی دب اکبر
3- constellation Fornax      صورت فلکی فورناکس   
4- homogenous
5- homogeneous
6- cosmic microwave background
7-  The Big Bang: انفجار بزرگ
8-  NASA's Wilkinson Microwave Anisotropy Probe
9- برای آگاهی بیشتر نگاه کنید به:
http://www.space.com
http://www.nasa.gov
http://www.spacetelescope.org
http://www.universetoday.com

---