یک واقعیت عجیب فضایی / چرا ستاره‌ها به هم برخورد نمی‌کنند؟

چقدر این احتمال وجود دارد که اجرام فضایی با یکدیگر برخورد کنند؟ همه‌چیز به دو عدد وابسته است: اندازه و فاصله. با استفاده از این دو عدد ساده، می‌توان نشان داد چرا ستاره‌ها برخلاف کهکشان‌ها هرگز با یکدیگر برخورد نمی‌کنند.

برخوردهای فضایی یکی از موضوع‌های محبوب ژانر علمی‌تخیلی است. در چند دهه‌ی گذشته، این برخوردها را در کتاب‌ها، فیلم‌ها، برنامه‌های تلویزیونی و بازی‌های ویدئویی دیدیم و شنیدیم. برای مثال، تعقیب‌وگریز فضاپیماها در فضاهایی پر از سیارک در فیلم «امپراتوری ضربه می‌زند» یکی از این نمونه‌ها است. قهرمان‌های فیلم باید حین فرار از مبارزان دشمن، راه خود را در میان سنگ‌های عظیم فضایی پیدا کنند که به یکدیگر برخورد می‌کنند.

بااین‌حال، در واقعیت چقدر این احتمال وجود دارد که اجرام در تاریکی اعماق فضا با یکدیگر برخورد کنند؟ برای پاسخ به این پرسش باید روی دو نوع آشنای اجرام تمرکز کنیم: ستاره‌ها و کهکشان‌ها.

در درجه‌ی اول، باید یک حقیقت نجومی را تأیید کنیم: ستاره‌ها تقریباً هرگز با یکدیگر برخورد نمی‌کنند؛ اما کهکشان‌ها اغلب باهم برخورد می‌کنند و این برخورد رمز تکامل آن‌ها است؛ اما تفاوت بین سرنوشت ستاره‌ها و کهکشان‌ها چیست؟ پاسخ جالب نجومی در کار است؛ اما در ابتدا اجازه دهید روی نوع قدرتمندی از استدلال فیزیکی ساده تمرکز کنیم.

یکی از اولین نکات در این بررسی، ارائه‌ی راه‌حل تخمینی برای مسئله پیش از انجام محاسبات پیچیده است. در این روش، باید به برخی ویژگی‌های ابتدایی موضوع‌های بررسی و ویژگی‌های آن‌ها فکر کنید. درباره‌ی پرسش برخورد اجرام در فضا باید دو ویژگی مهم را در نظر گرفت: ۱. اجرام چقدر بزرگ هستند؟؛‌ ۲. چه مقدار فضا بین آن‌ها وجود دارد؟

نیازی به درنظرگرفتن عواملی مثل دما، چگالی، میدان‌های مغناطیسی یا حتی طول‌موج نور منتشرشده نداریم. هیچ‌کدام از این‌ها برای نگاه اولیه به مسئله اهمیت ندارند. تنها چیزی که نیاز داریم، اندازه و فاصله است.

کار را با ستاره‌ها آغاز می‌کنیم. قطر خورشید تقریباً یک‌میلیارد متر است. حالا که می‌دانیم ستاره‌ها چقدر بزرگ هستند، فاصله‌ی میانگین بین آن‌ها چقدر می‌تواند باشد؟ پروکسیما قنطورس نزدیک‌ترین ستاره به خورشید است که در فاصله‌ی چهار سال نوری از ما قرار دارد. این مسافت به‌معنی بیش از ده‌میلیون میلیارد متر یا ۱۰ به توان ۱۶ متر است. چنین فاصله‌ای بسیار بیشتر از اندازه‌ی خورشید است.

اگر شعاع خورشید را بر فاصله‌ی بین آن و پروکسیما قنطورس تقسیم کنید، به عدد ۰/۰۰۰۰۰۰۱ می‌رسید و این عدد خود دلیلی برای برخوردنکردن ستاره‌ها با یکدیگر است. ستاره‌ها از فاصله‌ی بینشان بسیار کوچک‌تر هستند. درواقع، آن‌ها اصلا یکدیگر را پیدا نمی‌کنند که بخواهند باهم برخورد کنند.

بااین‌حال، کهکشان‌ها داستان دیگری را روایت می‌کنند. کهکشان‌ها مجموعه اندازه‌ی وسیع‌تری از ستاره‌ها دارند؛ اما بگذارید کهکشان راه شیری را به‌عنوان راهنما در نظر بگیریم. قطر راه‌ شیری تقریباً ۱۰۰ هزار سال نوری (۱۰ به توان ۵ سال نوری) است؛ اما با نزدیک‌ترین کهکشان‌ خود چقدر فاصله دارد؟ آندرومدا نزدیک‌ترین کهکشان به راه شیری با فاصله‌ی تقریبی ۲/۵ میلیون سال نوری یا ۱۰ به توان ۶ سال نوری است.

حالا همان محاسبات مربوط به ستاره‌ها را انجام دهید و اندازه‌ی جرم را بر فاصله‌ی بین آن و جرم همسایه‌اش تقسیم کنید. برای ستاره‌ها رقم ۰/۰۰۰۰۰۰۱ به‌دست آمد که رقمی بسیار کوچک است. وقتی این محاسبات را برای کهکشان‌ها انجام دهیم، به رقم ۰/۱ می‌رسیم.

برخلاف ستاره‌ها، نسبت اندازه و فاصله‌ی کهکشان‌ها آن‌قدر هم کوچک نیست. درواقع، می‌توان گفت دو کهکشان راحت‌تر می‌توانند یکدیگر را پیدا و باهم برخورد کنند. این اتفاق دقیقاً برای کهکشان‌های راه شیری و اندرومدا در ۵ میلیارد سال آینده رخ خواهد داد. اغلب کهکشان‌ها با یکدیگر برخورد می‌کنند و پیامد چنین برخوردهایی می‌تواند چشمگیر باشد؛ به‌طوری‌که نه‌تنها به تغییر شکل کهکشان بینجامد؛ بلکه بر قابلیت‌های آن برای شکل‌گیری ستاره‌های جدید هم تأثیر می‌گذارد.

دیگر ارزیابی‌های کهکشانی

گفتنی است حفره‌ی مهمی در این داستان وجود دارد. ستاره‌هایی که در نزدیکی یکدیگر به‌شکل منظومه‌های دوتایی یا سه‌تایی متولد می‌شوند، ممکن است به‌مرورزمان با یکدیگر ادغام شوند. همچنین در متراکم‌ترین بخش‌های کهکشان، ستاره‌ها به‌مرور به یکدیگر نزدیک می‌شوند و ممکن است برخوردهای ستاره‌ای رخ دهند.

باید بگوییم نگاه شما به مسئله مهم است. در قدم بعدی، باید سرعت‌های اولیه را در نظر گرفت؛ زیرا نشان می‌دهد اجرام با چه سرعتی در فاصله‌ها حرکت می‌کنند. همچنین، باید میدان‌های نیرو مثل گرانش را در برهم‌کنش اجرام در نظر گرفت. در برخوردهای کهکشانی، ستاره‌ای منفرد اثر گرانشی کل اجرام ازجمله ستاره‌های درون کهکشان را حس می‌کند.

بااین‌حال، اگر بخواهیم کلی نگاه کنیم، به‌طورمیانگین ستاره‌ها هرگز با یکدیگر برخورد نمی‌کنند؛ اما برخورد کهکشان‌ها متداول است و همان‌طورکه گفتیم، برای دانستن پاسخ به دو عدد نیاز داریم: اندازه و فاصله.

5858