کیهان بهقدری بزرگ است که با تصور وسعت آن سرگیجهآور میگیرید. گاهی اندازه بعضی از اجرام معمولی نیز بهراحتی قابلدرک نیست. اندازهگیری فاصله در فضا یا تعیین جرم اجرام آسمانی کار دشواری است ولی به دانشمندان کمک میکند تا تصویری از وسعت کیهان بسازند. بعضی از اجرام آسمانی واقعا بزرگ هستند. آیا آنها را میشناسید؟ با ما همراه باشید تا با پدیدههای غولپیکری که در فضا پیدا کردهایم، آشنا شوید.
دانشمندان از چند واحد اندازهگیری کیهانی برای تعریف فاصله‌ها در فضا استفاده می‌کنند:
در چند سال گذشته، هزاران سیاره فراخورشیدی بالقوه کشف شده‌اند. در حال حاضر، تعداد آنها بیش از ۵ هزار مورد است.
بزرگترین سیاره‌های فراخورشیدی غول‌های گازی شبیه مشتری هستند، مثل HAT-P-32b در کهکشان آندرومدا. شعاع این سیاره حدود دو برابر مشتری است ولی جرم کمتری دارد.
«مینگ ژائو»، یکی از اعضای گروه نجوم و اخترفیزیک دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، می‌گوید: « HAT-P-32bیک مشتری داغ است، نوعی سیاره گازی غول‌پیکر بسته.»
این سیاره در فاصله ۰.۰۳۴ واحد نجومی (AU) از ستاره میزبان خود، یک دهم شعاع عطارد، می‌چرخد. بنابراین، تابش سوزانی را تجربه میکند و دمای آن نزدیک به ۱۸۰۰ درجه سانتی‌گراد است.
ROXs 42Bb یکی از بزرگترین سیاره‌های فراخورشیدی شناخته‌شده در کیهان است. این سیاره یک غول گازی مثل مشتری ولی با جرم ۹ برابر است. ROXs 42Bb در فاصله ۴۶۰ سال نوری از زمین دور ستاره میزبان خود می‌چرخد و عرض آن حدود ۲.۵ برابر مشتری است.
| برای اطلاع از مقاله 10 حقیقت شگفت انگیز درباره جو زمین روی لینک کلیک کنید. |
اجازه دهید مقیاس را یک درجه بالاتر ببریم و به بزرگترین ستاره‌های کیهان نگاه کنیم. ابرغول یو وای اسکوتی (UY Scuti) بیش از ۱۷۰۰ برابر شعاع خورشید اندازهگیری شده است ولی رشد و کوچک شدن این ستاره در یک چرخه ۷۴۰ روزه، نوسان‌های زیادی را در اندازه آن ایجاد میکند.
ان‌ام‌ال دجاجه (NML Cygni) با شعاع معادل ۱۶۴۲ شعاع خورشیدی با فاصله کمی در رتبه دوم قرار دارد. اندازه بزرگ این ستاره به‌دلیل از دست دادن گاز بهاندازه ۵۰ جرم زمین در سال است که پوششی در اطراف آن ایجاد میکند و باعث می‌شود بزرگتر شود. اندازه این ستاره در طول چرخه ۹۴۰ روزه تغییر میکند. وی‌وای سگ بزرگ (VY Canis Majoris) نیز یکی دیگر از بزرگترین ستاره‌های جهان است.
فرقی نمی‌کند کدام ستاره برنده مسابقه باشد، بعید است برای مدت طولانی جایگاه خود را حفظ کند. این ستاره‌ها در مراحل پایانی زندگی خود هستند و حداکثر چند میلیون سال دیگر تا تبدیل شدن به ابرنواختر و باقی گذاشتن یک سحابی باشکوه وقت دارند.
سحابیها مجموعهای از گاز و غبار هستند که در سراسر کهکشان بهچشم میخورند. بزرگترین سحابی که میشناسیم در فاصله ۱۶۰ هزار سال نوری در ابر ماژلانی بزرگ قرار دارد.
سحابی رتیل (Tarantula Nebula) یک منطقه عظیم اچ دو با وسعت ۶۰۰ سال نوری است. اگر جای آن با سحابی نزدیکتری مثل شکارچی عوض می‌شد، وسعتی بهاندازه ۶۰ ماه را می‌پوشاند و بهقدری روشن بود که سایه ایجاد می‌کرد.
این سحابی، خوشه ستاره‌ای R136 را در خود جا داده است که بعضی از پرجرم‌ترین و درخشان‌ترین ستاره‌های شناخته‌شده در آن قرار دارند.
بااینحال، وقتی به بزرگترین پدیدههای بعدی در مقیاس کیهانی نگاه می‌کنیم، سحابیها اصلا به چشم نمی‌آیند.
بزرگترین کهکشانها مجموعه‌های عظیمی از ستاره‌ها هستند که هنگام برخورد دو یا چند کهکشان کوچک‌تر و ادغام آنها با یکدیگر تشکیل می‌شوند. بزرگترین کهکشان بیضوی شناخته‌شده IC 1101 در صورت فلکی سنبله است. عرض این کهکشان ۵.۸ میلیون سال نوری، یعنی بیش از ۵۰ برابر قطر کهکشان راه شیری است و ۱۰۰ تریلیون ستاره در آن قرار دارد.
اندازه آن بهقدری بزرگ است که نه‌تنها کهکشان راه شیری، بلکه آندرومدا و بسیاری از کهکشان‌های گروه محلی در آن جا می‌گیرند.
بزرگترین کهکشان مارپیچی شناخته‌شده در حال حاضر NGC 6872 با وسعت ۵۲۲ هزار سال نوری است، یعنی بیش از پنج برابر بزرگتر از کهکشان راه شیری است.
اگرچه کهکشانها بزرگترین چیزهایی هستند که میتوانید با استفاده از تلسکوپ تشخیص دهید و تماشا کنید، ساختارهایی وجود دارند که بزرگتر از آنها هستند.
کهکشانها به‌صورت خوشههای کهکشانی کنار هم قرار می‌گیرند و بزرگترین آنها ال گوردو (El Gordo) است که به اسپانیایی چاق معنی می‌دهد. پروفسور «جک هیوز» از دانشگاه راتگرز می‌گوید: «در طول حیات کیهان، خوشههای کهکشانی رشد می‌کنند. ال گوردو مربوط به زمانی است که کیهان نصف قدمت کنونی را داشت ولی برای زمان خود بسیار چشمگیر است.»
در حالیکه اندازهگیری این هیولا بسیار دشوار است، تصور می‌شود قطر آن بین ۱۰ تا ۳۰ میلیون سال نوری باشد. هیوز می‌گوید: «اگر به آنچه انتظار داریم توده‌های خوشه‌ها در آن فاصله باشند، نگاه کنیم، ال گوردو به مرز چیزی که انتظار داریم در کل آسمان پیدا کنیم نزدیک است. واقعا در کیهان منحصربه‌فرد است.»
از آن‌جایی که ال گوردو بیش از ۸ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد، آن را طوی که ۸ میلیارد سال پیش بود می‌بینیم. اگرچه خوشه‌هایی که در فاصله‌های نزدیک‌تر می‌بینیم بزرگتر هستند، ال گوردو پس از چند میلیارد سال تکامل به غول بزرگی تبدیل خواهد شد. باوجود اندازه‌های غیرقابل‌تصور، خوشههای کهکشانی بزرگترین چیزها در جهان نیستند.
ابرخوشه‌ها که از چند خوشه کهکشانی تشکیل شده‌اند، بزرگترین اجرام گرانشی شناخته‌شده و یکی از بزرگترین ساختارهای کیهانی هستند که تا به حال مشاهده کردهایم. ابرخوشه شپلی با وسعت ۶۵۰ میلیون سال نوری بزرگترین ابرخوشه شناخته‌شده است و بعد از آن ابرخوشه لانیاکیا (که میزبان کهکشان راه شیری و در نتیجه ما است) با ۵۲۰ میلیون سال نوری در رتبه دوم قرار دارد. شپلی و لانیاکیا در حال نزدیک شدن به یکدیگر هستند، بنابراین ممکن است در آینده به بخشی از یک ساختار بزرگتر تبدیل شوند. فرض بر این است که شبکه کیهانی مجموعه بزرگی از خوشه‌ها است که با رشته‌های ماده تاریک به هم پیوند خورده‌اند و کهکشانها در سراسر آنها پراکنده هستند.
این رشته‌ها دیوارهای غولپیکری را تشکیل می‌دهند. دیوار بزرگ هرکول-کورونا بوریلیس بزرگترین ساختار شناخته‌شده در کیهان است و طولی بین شش تا ۱۸ میلیارد سال نوری دارد. این ساختار بهقدری بزرگ است که محدودیت اندازه کیهانی یا اصل کیهان‌شناسی را می‌شکند.
«پیتر کولز»، رئیس دانشکده علوم ریاضی و فیزیک در دانشگاه ساسکس می‌گوید: «اصل کیهان‌شناختی به این معنی است که در مقیاس‌های بسیار بزرگ، جهان در هر مکان یکسان به‌نظر می‌رسد و در همه جهت‌ها چگالی یکسانی دارد. مشکل این است که منظور از مقیاس‌های بسیار بزرگ چیست؟»
به‌عنوان یک راهنمای تقریبی، محدودیت تقریبا ۱.۲ میلیارد سال نوری تعیین شده است ولی اجرام متعددی از این حد تجاوز می‌کنند، مثلا گروهی از ده کهکشان انفجاری پرتو گاما که بیش از پنج میلیارد سال نوری وسعت دارند.
آیا واقعا می‌توانیم چنین چیزی را ساختار بنامیم؟
کولز می‌گوید: «میتوانید ساختاری داشته باشید که از نظر گرانشی خیلی محدود نباشد، مثل رشته‌ای طولانی از کهکشانها. ممکن است چند صد میلیون سال نوری طول داشته باشد ولی اثری که بر فضازمان می‌گذارد بسیار ناچیز است.»
این ساختارها هرچقدر هم وسیع باشند، باز هم ممکن است چیزهای بزرگتری وجود داشته باشند که هنوز کشف نکرده‌ایم. ما فقط می‌توانیم بخش کوچکی از جهان هستی را ببینیم و بدون شک، هیولاهای بزرگتری در اعماق کهکشانها و فراتر از آن وجود دارند.
با وجود چیزهای عظیمی که در جهان پیدا کردهایم، آیا ممکن است هیولای بزرگتری وجود داشته باشد؟
تعیین محدودیت قطر فیزیکی ممکن است دشوار باشد زیرا جرم، دما، ترکیب و سن در اندازه نقش دارند. بااینحال، جرم محدودیت بیشتری دارد.
برای یک سیاره، محدودیت اندازه با تعریف آن مشخص می‌شود: چه زمانی یک سیاره بزرگ تبدیل به ستاره‌ای کوچک می‌شود؟
«مینگ ژائو» می‌گوید: «مرز جرمی بین یک غول گازی و یک کوتوله قهوه‌ای حدود ۱۳ جرم مشتری است. کمتر از این حد، جسم به‌اندازه‌ای داغ نیست که دوتریوم را بسوزاند، نقطه‌ای که در آن به ستاره تبدیل می‌شود.»
برای ستاره‌ها نیز نقطه‌ای وجود دارد که جرم آنها از حد می‌گذرد. ستاره‌ها بین گرانش به‌سمت داخل و فشار رو به بیرون تولید‌شده در طول همجوشی تعادل ایجاد می‌کنند. در جهان فعلی، این تعادل تا حدود ۱۵۰ جرم خورشیدی پایدار می‌ماند.
بااینحال، ستاره‌هایی وجود دارند که این حد را می‌شکنند، مثل R136a1 با جرم ۲۵۶ برابر خورشید. محققان مطمئن نیستند که این چطور ممکن است. نظریه فعلی این است که R136a1 از ابتدا این‌طور شکل نگرفته است، بلکه دو ستاره با هم ادغام شده‌اند و آن را به‌وجود آورده‌اند. هرچه ستاره بزرگتر باشد، عمر آن کوتاه‌تر است. بنابراین، این ستاره خیلی زود به یک ابرنواختر تماشایی منفجر خواهد شد.
در حالیکه ساختارهای عظیمی در کیهان وجود دارند که می‌توانیم ببینیم، بعضی از بزرگترین چیزها در جهان نامرئی هستند. اگر به درون منظومه شمسی نگاه کنیم، بزرگترین جرم خورشید است که اثر آن بسیار فراتر از سطح آن احساس می‌شود. خورشید علاوه‌بر کنترل گرانش سیاره‌ها، میدان مغناطیسی بسیار بزرگی دارد که کاوشگرهای وویجر بعد از ۳۵ سال به لبه آن رسیدند.
در مقیاس‌های بزرگتر، کهکشانها بسیار بزرگتر از چیزی هستند که در چشم ما به‌نظر می‌رسند. دانشمندان معتقد هستند که ۹۵درصد کهکشان راه شیری از ماده تاریک نامرئی ساخته شده است که در توده بزرگی به نام هاله گسترش یافته است.
اندازهگیری دقیق هاله‌ها غیرممکن است و فقط از نحوه چرخش کهکشانها از وجود آنها مطلع هستیم.
بااینحال، یکی از بزرگترین ساختارهای موجود در کیهان ماده تاریک یا حتی درخشان نیست، بلکه از هیچ ساخته شده است.
وقتی ماهواره پلانک وجود یک لکه سرد را در تشعشع‌های پس‌زمینه مایکروویو کیهانی تایید کرد، محققان متوجه وجود فضای خالی غولپیکری به نام ابرخلاء اریدانوس شدند. این فضای خالی یکی از بزرگترین ساختارهای قابل‌مشاهده در کیهان است. خلاء بووتس نیز یکی از بزرگترین فضاهای خالی شناخته‌شده کیهان محسوب می‌شود.
