کهکشان راه شیری یک بار پیش از این مرده است

کهکشان ما یک زامبی است؛ البته نه به این معنی که در کیهان پرسه بزند و مغز کهکشان‌ها‌ی دیگر را ببلعد! اما کهکشان راه شیری قبل از اینکه دوباره به زندگی باز‌گردد، یک بار مرده است. یک دانشمند ژاپنی زمانی که در مواد شیمیایی ستاره‌ها‌ی کهکشان جست‌و‌جو می‌کرد به این نتیجه رسید.

در قسمت‌ها‌ی زیادی از راه‌شیری، ستاره‌ها بر اساس ساختار شیمیایی خود به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند. گروه اول از این ستاره‌ها، میزان بیش‌تری از عناصر α یعنی عناصری مانند اکسیژن، منیزیوم، سیلیکون، سولفور، کلسیم و تیتانیوم را در خود دارند. گروه دوم این ستاره‌ها دارای میزان کمتری از عناصر α هستند و به‌صورت محسوسی میزان آهن در آن‌ها بالا‌تر است.

وجود این دو گروه از ستاره‌ها نشان می‌دهد که فرایند‌ها‌ی متفاوتی هنگام تشکیل این ستاره‌ها اتفاق افتاده است. اما فرایند دقیق تشکیل آن‌ها کاملا مشخص نیست.

منجمی از دانشگاه توهوکو به‌نام ماسافومی ناگوچی، معتقد است که مدل او پاسخ سوال چگونگی این فرایند‌ها را خواهد‌ داد. دو گروه متفاوت از ستاره‌ها نشان‌دهنده‌ی دو دوره‌ی مختلف تشکیل ستاره‌ها است. در دوره‌ها‌ی تشکیل هر دو گروه ستاره‌ای، مدت زمانی هیچ ستاره‌ای تشکیل نشده است و این دوره به دوره‌ی خاموش شهرت دارد.

ناگوچی توانست طبق تئوری رشد سرد کهکشانی که در سال ۲۰۰۶ تدوین شد، تکامل کهکشان راه شیری را در طول ۱۰ میلیارد سال گذشته مدل‌سازی کند.

در ابتدا مدل رشد و گسترش سرد تنها درمورد کهکشان‌ها‌ی بزرگ‌تر تدوین شد و در آن پیشنهاد شد که در کهکشان‌ها‌ی بزرگ، ستاره‌ها در دو مرحله تشکیل می‌شوند. در این کهکشان‌ها، ستاره‌ها از نظر ترکیبات شیمیایی به دو گروه تقسیم می‌شوند. بنابر‌این ناگوچی معتقد است که این موضوع به کهکشان راه شیری نیز قابل تعمیم است.

ترکیب شیمیایی ستاره‌ها به گاز تشکیل‌دهنده‌ی آن‌ها وابسته است. و در اوایل تشکیل جهان، عناصر خاصی مانند عناصر سنگین‌تر، هنوز روی صحنه نیامده بودند. این عناصر در ستاره‌ها به‌وجود می‌آیند و تنها زمانی به مناطق دیگر منتقل می‌شوند که یک انفجار ابر‌نو‌اختری اتفاق بیفتد.

طبق مدل ناگوچی، در مرحله‌ی اول در خارج کهکشان گاز سرد انباشته می‌شود و با متراکم‌شدن این گاز‌ها، اولین نسل از ستاره‌ها تشکیل می‌شوند.

پس از ده میلیارد سال در مقیاس کیهانی زمان زیادی هم نیست، تعدادی از این ستاه‌ها با تبدیل‌شدن به ابر‌نو‌‌اختر نوع II از بین رفتند. با این اتفاق، عناصر α در سراسر کهکشان پخش‌شدند و به ستاره‌ها‌ی جدید تبدیل‌شدند. اما طبق مدل، باید حدود ۳ میلیارد سال دیگر پس از این صبر کنیم.

دانشگاه توهوکو منتشر کرد:

۷ میلیارد سال پیش زمانی که امواج شوک به‌وجود آمدند و گاز را تا دما‌ها‌ی بسیار بالا گرم کردند، انتشار گاز متوقف شد و شروع به متراکم‌شدن کرد. در طول ۲ میلیارد سال بعد، دوره‌ی دوم ابر‌نو‌اختر‌ها یعنی ابر‌نو‌اختر‌ها‌ی نوع Ia شکل گرفتند. این نوع از ابر‌نو‌اختر‌ها پس از مرگ ستاره‌ی یک میلیارد ساله به‌وجود می‌آیند.

در همین ابر‌نو‌اختر‌ها، آهن شکل می‌گیرد و سپس به فضا‌ی میان‌ستاره‌ای تزریق می‌شود. حدود ۵ میلیارد سال پیش، زمانی که گاز به‌اندازه‌ی کافی سرد شد تا برای شکل گرفتن ستاره‌ها مناسب باشد، نسل جدید ستاره‌ها نسبت به نسل قبلی آن‌ها، آهن بیش‌تری داشتند. خورشید ما نیز یکی از همین ستاره‌ها است و حدود ۴/۶ میلیارد سال عمر کرده است.

مدل ناگوچی با پژوهش‌ها‌ی جدید انجام‌شده روی نزدیک‌ترین همسایه‌ی کهکشانی ما یعنی کهکشان آندرومدا سازگاری دارد. این کهکشان از نظر اندازه تقریبا با کهکشان راه‌شیری یکی است. در سال ۲۰۱۷، گروهی از پژوهشگران مقاله‌ای منتشر کردند. این مقاله عنوان کرد که تشکیل ستاره‌ها‌ی کهکشان آندرومدا نیز مانند کهکشان راه‌شیری در دو مرحله انجام شده است و یک دوره‌ی خاموشی در این بین وجود داشته است.

اگر موفقیت‌ها‌ی این مدل متوقف شود، می‌تواند به معنی نیاز به تجدید نظر در مدل‌‌ها‌ی تحول کهکشانی باشد. از آن‌جایی که فرایند تشکیل ستاره‌ها در کهکشان‌ها‌ی کوتوله به‌صورت پیوسته انجام می‌شود، ممکن است وجود یک دوره‌ی خاموش در بین این فرایند، فقط در کهکشان‌ها‌ی پر‌جرم اتفاق بیفتد.

مقاله‌ی ناگوچی در مجله‌ی Nature منتشر شد.