چند ستاره در آسمان هست؟

اما آياي راهي وجود دارد كه پاسخي دقيق براي اين معماي قديمي يافت؟ ديويد كورنريك استاديار دانشكده ايتاكا در نيويورك معتقد است پاسخ دادن به اين پرسش بسيار دشوار است، زيرا نمي‌توان راحت در گوشه‌اي از كهكشان نشست و ستارگان آن را با انگشت شمرد.

حتي در كهكشان آندرومدا، درخشان‌ترين،‌بزرگترين و نزديك‌ترين كهكشان نزديك به كهكشان راه شيري كه در فاصله 2.3 ميليون سال نوري از آن قرار گرفته‌است، تنها مي‌توان ستارگان بزرگ و چند نوع خاص از ستاره‌ها را ديد كه براي رصد شدن از ميان تلسكوپ‌هاي زميني به‌اندازه كافي درخشان هستند. مشاهده يك ستاره به بزرگي خورشيد در اين كهكشان براي انسان كار دشواري خواهد‌بود،‌از اين رو اخترشناسان براي تعيين تعداد ستاره‌ها از تكنيك‌هايي ويژه استفاده مي‌كنند.

تجسس گسترده

شيوه اوليه‌اي كه اخترشناسان از آن براي محاسبه تعداد ستارگان در كهكشان راه‌شيري استفاده مي‌كنند،‌تعيين جرم كهكشان است. جرم براساس نحوه چرخش كهكشان و طيف نوري آن محاسبه مي‌شود.

تمامي كهكشان‌ها درحال دورشدن از يكديگر هستند، و نور آنها به سر سرخ‌رنگ طيف نوري تمايل دارد، پديده كه به گرايش سرخ شهرت دارد. در كهكشاني درحال چرخش، بخشي از طيف نوري نيز به آبي گرايش دارد زيرا به‌سوي زمين كشيده مي‌شود. اخترشناسان همچنين بايد از جهت و شيب كهكشان نيز پيش از انجام محاسبات اطلاع بيابند.

شيوه‌اي به‌نام طيف‌سنجي شكاف طولاني يكي از بهترين تكنيك‌ها براي انجام اين محاسبات است. در اين تكنيك جسمي طولاني مانند يك كهكشان از داخل يك شكاف بلند نمايش داده شده و نور وارد شده از اين شكاف با استفاده از ابزاري مانند يك منشور شكسته مي‌شود. اين‌كار نور ستارگان را به رنگ‌هاي رنگين‌كماني تجزيه مي‌كند.

در اين ميان تعدادي از رنگ‌ها غايب خواهند بود و به اين شكل اخترشناسان قادر خواهند بود عناصر سازنده ستاره‌ها را تعيين كنند. هرنوع ستاره از ساختار شيميايي منحصر‌به‌فردي برخوردار است كه با كمك تلسكوپ‌ها مي‌توان آن را تشخيص داد. هرنوع تلسكوپي از قابليت انجام چنين طيف‌سنجي برخوردار است.

اما بهترين گزينه براي انجام اين طيف‌سنجي، تلسكوپ‌هاي مدارگرد هستند زيرا تلسكوپ‌هاي زميني با مشكل آلودگي نوري و شكست نور در اتمسفر زمين مواجهند. به گفته كورنريك،‌ تلسكوپ هابل يكي از بهترين تلسكوپ‌هاي موجود در جهان براي انجام چنين محاسباتي است.

چه‌مقدار از جرم ستاره است؟

ميان دو كهكشان متفاوت و هم‌وزن، ممكن است تفاوت‌هايي از نظر نوع ستارگان و جرم كلي وجود داشته‌باشد. براي مثال مي‌توان به تفاوت ميان كهكشان‌هاي بيضوي و مارپيچي مانند كهكشان راه‌شيري اشاره كرد. تعداد ستاره‌هاي كوتوله سرخ نوع M و K در كهكشان‌هاي بيضوي بيشتر است و از آنجايي كه اين ستاره‌ها قديمي‌تر هستند، از مقدار گاز كمتري برخوردارند زيرا گاز آنها در فرايند تكاملشان از بدنه ستاره خارج شده‌است.

پس از تعيين وزن كهكشان‌ها، مرحله دشوار بعدي تعيين اين است كه چه‌مقدار از اين وزن به ستاره‌ها اختصاص دارد. بيشترين بخش اين وزن را ماده تاريك تشكيل داده‌است. از اين رو براي تعيين تعداد ستاره‌ها بايد مدل آن بازسازي شود زيرا به گفته اخترشناسان، در يك كهكشان نمونه كه وزن آن براساس مسير چرخش آن تعيين شده، 90 درصد از وزن را ماده تاريك تشكيل مي‌دهد.

با درنظر گرفتن اين نكته كه 10 درصد باقي مانده از گازها و غبارهاي كيهاني تشكيل شده‌اند، كورنريك مي‌گويد سه‌درصد از كهكشان را ستاره‌ها تشكيل داده‌اند، اما اين درصد مي‌تواند در كهكشان‌هاي مختلف متفاوت باشد. علاوه‌ بر اين، ابعاد ستارگان نيز در كهكشان‌هاي مختلف مي‌توانند بسيار متغير باشد.

تعداد تقريبي ستاره‌ها...

در نهايت مي‌توان تعداد تقريبي ستاره‌هاي آسمان را مشخص كرد. در يكي از محاسبات انجام شده، كهكشان راه شيري داراي 100 ميليارد جرم خورشيدي يا به بيان ساده‌تر و رايج‌تر 100 ميليارد ستاره‌است. اين ستاره‌ها شامل جرم‌هايي بزرگتر و يا كوچكتر از خورشيد هستند. محاسبات ديگر تعداد ستارگان كهكشان ما را تا 400 ميليارد نيز برآورد كرده‌اند.

اما با اين‌همه نبايد فراموش كرد اين ارقام نيز كاملا تخميني هستند، ايجاد مدل‌هاي دقيق‌تر از كهكشان مي‌تواند رقم دقيق‌تري از تعداد ستارگان را در اختيار دانشمندان قرار دهد.