چند ستاره در جهان وجود دارد؟‌ / شمارش معکوس برای رسیدن به بی‌نهایت

غزال زیاری: در طول چندین قرنی که انسان برروی کره زمین سکونت داشته، همیشه ابهام‌های زیادی درباره درک ابعاد جهان برای ذهن بشر وجود داشته است. هزاران سال پیش، انسان‌ها حداکثر با فواصل کیلومتری آشنا بودند و سفرهایشان به چند کیلومتر دورتر و با پای پیاده خلاصه می‌شد؛ با پیشرفت علم و فناوری و ساخت ابزارهایی مثل قایق، کشتی و بعد از آن اتومبیل و هواپیما، بشر با فواصل طولانی تری آشنا شد و توانست به شهرها و کشورهای دیگر سفر کند.

در عین حال با پیشرفت‌های فضایی و ساخت ابزارهایی از تلسکوپ گرفته تا فضاپیما، بشر توانست با مفاهیم وسیع‌تری از ماه و دیگر سیاره‌های منظومه‌شمسی و ستاره‌های کهکشان راه شیری آشنا شود و همین تکامل مقیاس‌های ملموس، چالش‌های فلسفی و ریاضی زیادی را ایجاد کرد.

بیا بازی ببین

ماینکرفت | هیچی نگفت... یواشکی وین گرفت!	روبلاکس | رفتیم اسکویید گیم، دیگه رفاقتی باقی نموند...	ماینکرفت | بدوارز یا فیلم
ماینکرفت | پیکار سه نوب با دراگون... | بقا با رفقا قسمت ۹ (پارت آخر)	ماینکرفت | کی فکرشو میکرد توی بدوارز انقدر کمپ جوابه!!!	روبلاکس | با دوستم رفتیم گرنی، ولی انتظار اینو نداشتیم!

ما وقتی از شهری به شهر دیگر، مثل تهران به کرج حرکت می‌کنیم، مقیاس «کیلومتر» برای ما معنای عینی دارد و زمان سفر، خستگی و مسافت را لمس و درک می‌کنیم. اما در ابعاد بزرگ‌تر، وقتی به سفرهای بین‌قاره‌ای یا به ویژه سفرهای فضایی نگاه می‌کنیم، ابعادی در حد متر و کیلومتر خنده‌دار به نظر می‌رسند که باید توسط تعاریف و ابعاد بزرگتری رمزگشایی شوند. در این مقاله ما قصد داریم تا از نقطه‌ای که در آن ساکن هستیم و برای گذار از درک روزمره کم کم به دور و دورتر برویم و به ابعادی که برایمان قابل درک است و به لبه‌های جهان قابل رویت ختم می‌شود سفر کنیم.

نردبان فاصله؛ چگونه فواصل را می‌سنجیم؟

قبل از بررسی فواصل بزرگ، باید بدانیم علم، این اعداد را چگونه استخراج کرده است. اخترشناسان برای محاسبه ابعاد فضایی از «نردبان فاصله کیهانی» استفاده می‌کنند:

• پارالکس (Parallax):  برای ستاره‌های نزدیک، از تغییر زاویه دید زمین در مدار خورشید استفاده می‌شود.
• شمع های استاندارد: ستاره‌های متغیر (مثل قیفاووسی‌ها) که درخشش ذاتی آنها مشخص است و با مقایسه آن با درخشش ظاهری، فاصله محاسبه می‌شود.
• انتقال به سرخ (Redshift): برای کهکشان‌های بسیار دور، از کشیده شدن طول موج نور در اثر انبساط جهان استفاده می‌شود.

سقف دید انسانی و توهم آسمان شب

خیلی از افراد تصور می‌کنند که آسمان شب، مملو از نوری است که از تمام ستاره‌های جهان به چشمان ما می‌رسد. اما واقعیت این است که در بهترین شرایط، ما با چشم غیرمسلح واقعا محدود هستیم.

براساس گزارش‌های علمی جوی، انسان تنها قادر است تا با چشم غیرمسلح حدود ۹ هزار ستاره را در کل کره آسمان ببیند. از هر نقطه روی زمین، در یک لحظه مشخص، شما تنها نیمی از این کره ( یعنی حدود ۴۵۰۰ ستاره) را مشاهده می‌کنید. این یک سقف بیولوژیکی است. ستاره‌هایی که ما با چشمان غیرمسلح می‌بینیم، تنها همسایه‌های نزدیک ما در کهکشان راه‌شیری هستند. اما اکثر ستاره‌های جهان آنقدر دور یا کم نور هستند که فقط با تلسکوپ‌های قدرتمند قابل ردیابی‌اند.

معمای سال نوری؛ مسافت یا زمان؟

بزرگترین سوءتفاهم در علم نجوم عامیانه، مفهوم «سال نوری» است. باید این را بدانیم که سال نوری، یک واحد زمان نیست؛ بلکه واحد مسافت است. نور در خلأ با سرعت ۲۹۹,۷۹۲ کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند. در یک سال زمینی، فوتون‌های نور مسافتی حدود ۹.۴۶ تریلیون کیلومتر را طی می‌کنند.

برای محاسبه دقیق یک سال نوری، باید این نکات را در نظر داشته باشیم که سرعت نور (c)، حدود ۲۹۹,۷۹۲,۴۵۸ متر بر ثانیه و تعداد ثانیه‌ها در یک سال، ۳۱,۵۵۷,۶۰۰ ثانیه است.

در نتیجه مسافت سال نوری ≈ ۹.۴۶ × ۱۰^۱۲ کیلومتر خواهد بود.

این بدان معناست که وقتی به ستاره‌هایی در فاصله ۵۰ سال نوری نگاه می‌کنیم، در حال تماشای تصویری از ۵۰ سال پیش آن ستاره هستیم. اگر آن ستاره همین لحظه منفجر شود، ما ۵۰ سال دیگر شاهد این رویداد خواهیم بود. در کیهان، هرچه دورتر را نگاه کنید، در واقع در حال تماشای گذشته‌های دورتری هستید. تلسکوپ‌های فضایی مدرن در واقع ماشین‌های زمان هستند.

منظومه شمسی؛ حیاط خلوت ما

درک فاصله‌ها در منظومه شمسی حتی با ابزارهای امروزی ما هم چالش برانگیز هستند. فاصله زمین تا خورشید)۱ واحد نجومی) یعنی ۱۵۰ میلیون کیلومتر است. حدود ۸ دقیقه و ۲۰ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. به همین خاطر هم هست که رسیدن به سیاره پلوتون که در لبه منظومه شمسی قرار دارد ، برای فضاپیمایی مثل نیوهورایزنز، سال‌ها زمان خواهد برد.

جهان قابل رویت؛ وسعت باورنکردنی

جهان قابل رویت، بخشی از جهان است که نور آن فرصت داشته تا در طول ۱۳.۸ میلیارد سال عمر جهان به ما برسد. با این حال، به دلیل انبساط کیهان، شعاع واقعی این حباب که در آن قرار داریم، حدود ۴۶.۵ میلیارد سال نوری است.

یعنی لبه‌هایی که امروز می‌بینیم، در واقع هم‌اکنون به مراتب دورتر از این فاصله قرار دارد.

تعداد ستاره‌ها و کهکشان‌ها

آمارهای موجود در این رابطه حیرت‌انگیز است. طبق تخمین‌های انجام شده، حدود ۲ تریلیون کهکشان در جهانِ قابل رویت وجود داشته باشد.

اگر هر کهکشان به طور متوسط ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره داشته باشد، تعداد کل ستاره‌ها به عددی بین ۱۰^۲۲ تا ۱۰^۲۴ می‌رسد.

تعداد ستاره‌های جهان، از تعداد کل دانه‌های شن در تمام سواحل و صحراهای کره زمین بیشتر است. این اعداد دیگر کمیت نیستند و مفاهیمی هستند که درک ما از واقعیت را به چالش می‌کشند.

چرا جهان اینقدر بزرگ است؟

یکی از سوال‌های مهمی که مطرح می‌شود این است که چرا ما فقط بخش کوچکی از کل جهان را می‌بینیم؟ پاسخ در «افق کیهانی» نهفته است.

انبساط جهان باعث شده که خیلی از نقاط جهان با سرعتی بیشتر از سرعت نور  ( آن هم به دلیل گسترش فضای بینابینی) از ما دور شوند. نوری که از آن نقاط ساطع می‌شود، هرگز به ما نخواهد رسید. بنابراین، جهان قابل رویت ما، تنها حباب نوری است که در اطراف ما شکل گرفته است.

نتیجه‌گیری: مسئولیت آگاهی

وقتی از تهران تا کرج سفر می‌کنیم، تنها ۳۰ کیلومتر راه را در یک سیاره کوچک در بازوی مارپیچی یک کهکشان طی می‌کنیم. حالا به این نکته توجه کنید که ما بین دو شهر نزدیک به هم در ایران، در خاورمیانه، در قاره آسیا ، روی کره زمین ، در منظومه شمسی و در میان صدها میلیارد ستاره دیگر ایستاده‌ایم و اینجاست که درک می‌کنید که چقدر این فاصله ۳۰ کیلومتری کوتاه است!

درک این مقیاس‌ها نه تنها ما را حقیر نمی‌کند، بلکه این واقعیت را نشان می‌دهد که انسان، تنها بخشی از هستی است که توانسته تا ابعاِد این بی‌نهایت را اندازه‌گیری کند. دانش، چراغ ما در این پهنه تاریک و عظیم است.

 منابع: science.nasa، esa، space

۵۸۳۲۱