چرا کهکشان‌ها شکل‌های متفاوتی دارند؟

ایتنا - اگر به آسمان شب نگاه کنید، ستاره‌های صدها میلیارد کهکشان را مشاهده خواهید کرد. برخی از کهکشان‌ها مانند کهکشان راه شیری خودمان، قرص‌های آبی در حال چرخش هستند، در حالی که برخی دیگر، کره‌های قرمزرنگ یا بدشکل، یا آشفتگی‌های توده‌ای یا چیزی در این بین هستند. اما چرا پیکربندی کهکشان‌ها تا این اندازه نسبت به یکدیگر متفاوت است؟ به نظر می‌رسد که شکل یک کهکشان بازگوکننده مطالبی در مورد رویدادهای زندگی بسیار طولانی آن است.

در سطح بسیار ابتدایی، دو طبقه‌بندی برای اَشکال کهکشان وجود دارد: ریسکی (قرصی‌شکل) و بیضوی. کامرون هوملز (اخترفیزیکدان نظری در موسسه فناوری کالیفرنیا) می‌گوید یک کهکشان قرصی‌شکل که کهکشان مارپیچی نیز نامیده می‌شود، شکلی شبیه به تخم‌مرغ سرخ‌شده دارد.

به گزارش ایتنا و به نقل از لایو ساینس، این کهکشان‌ها مرکز کروی‌تری دارند، مانند زرده تخم‌مرغ که توسط قرصی از گاز و ستاره احاطه شده است؛ یعنی توسط سفیده تخم‌مرغ. کهکشان راه شیری و نزدیکترین همسایه کهکشانی ما یعنی کهکشان آندرومدا، در این دسته قرار می‌گیرند.

از لحاظ تئوری، کهکشان‌های قرصی‌شکل ابتدا از ابرهای هیدروژن تشکیل می‌شوند. جاذبه، ذرات گاز را به سوی یکدیگر می‌کشد. با نزدیک‌تر شدن اتم‌های هیدروژن، ابر شروع به چرخش می‌کند و جرم جمعی آن‌ها افزایش می‌یابد که باعث می‌شود نیروی گرانشی آنها نیز بالا برود. در نهایت، گرانش باعث می‌شود که گاز به یک قرص در حال چرخش فرو بپاشد. بخش بزرگی از گاز در لبه متمرکز است و برای تشکیل ستاره به عنوان تغذیه عمل می‌کند.

به گفته ناسا، ادوین هابل که تنها یک سده پیش وجود کهکشان‌هایی فراتر از کهکشان ما را تأیید کرد، کهکشان‌های قرصی‌شکل را کهکشان‌های نوع متأخر نامید؛ زیرا گمان می‌بُرد که بعداً در تاریخ کیهان شکل گرفته‌اند.

از طرف دیگر، کهکشان‌های بیضوی (که هابل آنها را کهکشان‌های نوع اولیه می‌نامید)، به نظر می‌رسد قدیمی‌تر باشند. به گفته رابرت باست (اخترفیزیکدان رصدی که در دانشگاه سوینبرن در ملبورن استرالیا تکامل کهکشان‌ها را مطالعه می‌کند)، ستارگان در کهکشان‌های بیضی‌شکل به جای چرخش مانند کهکشان‌های قرصی‌شکل، حرکت تصادفی بیشتری دارند.

تصور می‌شود که کهکشان‌های بیضی‌شکل محصول ادغام کهکشان‌ها باشند. باست می‌گوید هنگامی که دو کهکشان با جرم مساوی با هم ادغام می‌شوند، گرانش باعث می‌شود ستاره‌های آنها شروع به کشیدن یکدیگر کنند. این کار چرخش ستارگان را مختل می‌کند و مدار تصادفی‌تری ایجاد می‌شود.

البته هر ادغامی منجر به تشکیل یک کهکشان بیضی‌شکل نمی‌شود. کهکشان راه شیری در واقع بسیار قدیمی و بزرگ است، اما شکل قرصی خود را حفظ کرده است. این کهکشان به سادگی با کشیدن کهکشان‌های کوتوله که بسیار کوچکتر از کهکشان ما هستند و جمع‌آوری گاز آزادشده از کیهان، به جرم خود افزوده است.

با این حال، باست می‌گوید آندرومدا، کهکشان خواهر و قرصی‌شکل ما، مستقیماً به سمت کهکشان راه شیری می‌رود. بنابراین میلیاردها سال بعد، این دو کهکشان مارپیچی می‌توانند با هم ادغام شوند و هر یک از قرص‌های ستاره‌ای دوتایی، چرخش دیگری را جبران کرده و یک کهکشان بیضی‌شکل تصادفی‌تر ایجاد کنند.

گفتنی است این ادغام‌ها به صورت آنی یا لحظه‌ای رخ نمی‌دهند؛ بلکه صدها میلیون، حتی میلیاردها سال طول می‌کشند. در واقع، ادغام‌هایی در حال انجام هستند که از دیدگاه ما آنقدر کند پیش می‌روند که ثابت و ساکن به نظر می‌رسند. باست می‌گوید: «آنها نیز اساساً دقیقاً در وضعیت مشابهی بوده‌اند؛ بدون هرگونه تغییر در تمام مدت تمدن بشری».

هابل این کهکشان‌ها را در یک دسته خاص داد و آنها را کهکشان‌های نامنظم نامید. باست می‌گوید: «آنها معمولاً یک آشفتگی با اجزای متعددی هستند. کهکشان‌های نامنظم مانند یک قطار بزرگ به نظر می‌رسند».

در نهایت، به نظر می‌رسد کهکشان‌های عدسی‌شکل که کمیاب‌تر هستند، ترکیبی بین کهکشان بیضی‌شکل و قرصی‌شکل باشند. باست اظهار می‌دارد ممکن است زمانی که یک کهکشان قرصی‌شکل تمام گاز خود را مصرف می‌کند و نمی‌تواند ستاره جدیدی تشکیل دهد، ستارگان موجود شروع به تعامل با یکدیگر می‌کنند. کشش گرانشی آنها بر روی یکدیگر شکلی شبیه به عدس ایجاد می‌کند (نوعی شکل بیضوی که همچنان یک صفحه چرخان دارد).

او در ادامه می‌گوید: «آنچه دانشمندان تاکنون در مورد کهکشان‌ها و اشکال سه‌بعدی آنها کشف کرده‌اند، با استفاده از هزاران تصویر دوبعدی و با تکیه بر ویژگی‌های دیگر مانند رنگ و حرکت کهکشان‌ها برای پر کردن جاهای خالی استنباط شده است».

برای مثال، سن پایین‌تر کهکشان‌های قرصی‌شکل، با رنگ آبی آنها تأیید می‌شود. ستاره‌های آبی به طور کلی بزرگتر هستند و سریعتر می‌سوزند و دمای بسیار بالایی دارند (نور آبی فرکانس بالاتری دارد و بنابراین انرژی بیشتری نسبت به نور قرمز دارد). در همین حال، کهکشان‌های بیضی‌شکل پر از ستاره‌های قدیمی‌تر - به نام کوتوله‌های قرمز - هستند که دمای آنها پایین‌تر است و به این سرعت نیز نمی‌سوزند.

باست در پایان می‌گوید: «با این حال، علیرغم همه چیزهایی که در مورد ساختارهای عظیم آسمانی اطرافمان آموخته‌ایم، هنوز چیزهای زیادی وجود دارند که نمی‌دانیم. تشکیل و تکامل کهکشان‌ها یکی از بزرگترین پرسش‌های بی‌پاسخ در زمینه اخترشناسی و اخترفیزیک است».