فضای میان ستاره ای چیست؟

بيگ بنگ/چه بسا شگفت‌زده شويد از اينکه بدانيد “فضاي ميان ستاره‌اي” صرفاً از خلاء تشکيل نشده است. فضاي ميان ستاره‌اي مملو از گازها، عناصر و غبار است که با وجود رقيق بودن بسيار زياد، سنگ بناي ستارگان و سيارات را تشکيل مي‌دهد.


 در اين تصوير که توسط تلسکوپ فضايي اسپيتزر ناسا در طول موج فروسرخ تصويربرداري شده، بادهاي خروجي از ستاره‌اي که با سرعت در حال حرکت است (زتا اُفيوچي) در ميان غبار فضاي ميان ستاره‌اي چين و شکن ايجاد کرده است.
به گزارش بيگ بنگ، فضاي ميان ستاره‌اي – فضاي بين ستارگان – تنها شامل فضاي خالي نيست. «مواد» زيادي در اين فضا وجود دارند، منجمله هيدروژن (۷۰٪) و هليوم (۲۸٪) که در رويداد بيگ بنگ ساخته و پخش شده‌اند. ۲ درصد باقي‌مانده شامل گازهاي سنگين‌تر و غباري است که از عناصر ديگري تشکيل شده‌اند که در قلب ستارگان شکل مي‌گيرند و با انفجار ابرنواختري در فضاي ميان ستاره‌اي پراکنده مي‌شوند.

اين مواد در فضاي ميان ستاره‌اي کاملاً پخش و پلا هستند. چگالي اين مواد در برخي از نقاط بيشتر از ساير مناطق فضاي ميان ستاره‌اي است، اما معمولاً چگالي آن به حدود يک اتم بر سانتي‌متر مکعب مي‌رسد. با وجود اين، حتي چگال‌ترين نواحي “فضاي ميان ستاره‌اي” در مقايسه با چگالي هواي اتمسفر زمين، حالت خلاء را تداعي مي‌کنند.

خورشيد شرايط حاکم بر منظومه‌ي شمسي ما را تعيين مي‌کند، اما در بيرون از منظومه‌ي شمسي اين فضاي ميان ستاره‌اي و محتواي آن است که نقش تعيين‌کننده دارد. اخترشناسان اين فضاي بين ستارگان را «محيط ميان ستاره‌اي» مي‌نامند.

---

بازار

---

 نمودار منظومه شمسي که ترتيب قرارگيري سيارات، هليوپاز و فضاي ميان ستاره‌اي را نشان مي‌دهد. فواصل در واحد نجومي (AU) نمايش داده شده‌ و يک واحد نجومي برابر با فاصله‌ي زمين تا خورشيد است.
چرا فضاي ميان ستاره‌اي مهم است؟

“محيط ميان ستاره‌اي” جايي است که ستارگان در آن شکل مي‌گيرند. بدون وجود چنين فضايي ما هرگز به وجود نمي‌آمديم. هرگاه در فضاي ميان ستاره‌اي نواحي چگال و رقيق وجود نداشتند تا فشرده‌تر شوند و سرانجام ستارگان را تشکيل دهند، کل جهان هستي چيزي نبود جز ابري از گاز سرد و بي‌جان و کسل‌کننده.

نواحي چگال‌تر محيط ميان ستاره‌اي را «ابرهاي مولکولي» مي‌نامند که اشاره به پرورشگاه ستارگان دارد که در دل آن ستارگان متولّد مي‌شوند. ستارگان نخستين، سياره نداشتند چون در فضاي ميان ستاره‌اي به غير از هيدروژن و هليوم عناصر ديگري نبودند تا سيارات را تشکيل دهند. اما با گذشت ميلياردها سال از آغاز جهان هستي ترکيب فضاي ميان ستاره‌اي دستخوش تغيير شد.

 بخش اعظم محيط ميان ستاره‌اي از هيدروژن و هليوم (گاز ميان ستاره‌اي) تشکيل شده است اما ۲٪ باقي‌مانده را عناصر سنگين‌تر و غبار تشکيل مي‌دهد.
ترکيب فضاي ميان ستاره‌اي غني‌تر شد چون خود ستارگان رفته رفته عناصر سنگين‌تري را درون خود مي‌سازند. ستارگان ابرسنگين در پايان حيات خود به شکل ابرنواختر منفجر مي‌شوند و عناصر سنگين خود را در فضاي ميان ستاره‌اي پراکنده مي‌کنند. بنابراين نسل بعدي ستارگاني که در اين فضاي ميان ستاره‌ايِ غني‌ از عناصر سنگين متولد مي‌شوند ممکن است براي خود سيّاراتي داشته باشند و يا لااقل سياره‌اي همچون زمين که از حيات پشتيبباني مي‌کند حول آن‌ها بچرخد.

با وجود محتواي فضاي ميان ستاره‌اي و فرآيندي که طي آن ستارگان و سيّارات متولّد مي‌شوند، بسيار محتمل است که روي سيّارات ديگر هم موجودات زنده‌اي وجود داشته باشند.

 اين چشم‌انداز فريبنده از پرورشگاه ستاره‌اي در سحابي نشري IC2944 اولين‌بار در جشن ۱۵ سالگي تلسکوپ VLT سازمان فضايي اروپا رونمايي شد. در اين تصوير ابرهاي متراکم گاز و غبار معروف به «توده‌هاي کروي تاکري» در برابر گازهاي فروزان صورتي‌رنگ سحابي سايه انداخته‌اند.

منظومه شمسي و فضاپيماي ما در فضاي ميان ستاره‌اي

خورشيد ستارۀ محلي ماست. قطر خورشيد در حدود 1.4 ميليون کيلومتر است و تقريباً ۱۰۰ برابر قطر زمين است. براي پُر کردن حجم خورشيد بايد 965 هزار زمين را در آن جاي دهيد. زمين تنها يکي از کوچک‌ترين سيارات منظومه‌ي شمسي محسوب مي‌شود.

اندازۀ خورشيد در مقايسه با زمين

جرياني از ذرات باردار از لايه‌هاي خارجي اتمسفر خورشيد در فضا منتشر مي‌شود که به «باد خورشيدي» معروف است. خورشيد – و باد خورشيدي آن – به نوعي حباب غول‌آسايي معروف به هليوسفر را در فضا مي‌سازند که تمام منظومه‌ي شمسي ما را در بر مي‌گيرد. هليوسفر مانند بالني است که خورشيد و سيارات ما درون آن قرار دارند. فضاي خارج از هليوسفر در حقيقت “فضاي ميان ستاره‌اي” ناميده مي‌شود.

نپتون، دورترين سيارۀ منظومه‌ي شمسي ۳۰ برابر از فاصله‌ي زمين تا خورشيد دورتر است. فاصله‌ي زمين تا خورشيد را واحد نجومي(AU) مي‌ناميم، بنابراين فاصله‌ي نپتون تا خورشيد ۳۰ واحد نجومي است. لبه‌ي هليوسفر چهار برابر دورتر از نپتون است، يا به عبارتي در فاصله‌ي ۱۲۰ واحد نجومي قرار دارد.

هليوسفر از ميان فضاي کهکشان راه شيري حرکت مي‌کند. هنگامي که هليوسفر در فضا پيشروي مي‌کند، بخشي از آن که در برابر مرکز کهکشان ما قرار گرفته، نسبت به بخش مقابل فشار ِ تابشي بيشتري را دريافت مي‌کند، از اين‌رو هليوسفر شبيه قطره اشک در فضا امتداد يافته است.

 تصوير موقعيت فضاپيماهاي وُيجر ۱ و ۲ – دورترين فضاپيماهاي ساخته بشر از زمين – که اکنون هر دو از هليوسفر خارج شده و قدم به فضاي ميان ستاره‌اي گذاشته‌اند. وُيجر ۱ در آگوست ۲۰۱۲ از هليوپاز يا لبه‌ي هليوسفر عبور کرد. اما وُيجر ۲ که در مسير ديگري در سفر بود در نوامبر ۲۰۱۸ از بخش ديگر هليوپاز عبور کرد. فضاپيماهاي وُيجر آشکار کردند که اندازه‌ي هليوسفر تغيير مي‌کند. به نظر مي‌رسد هليوسفر با تغيير فعاليت‌هاي خورشيدي «نفس» مي‌کشد و هربار که خورشيد فعال است بزرگ‌تر مي‌شود و با آرام گرفتن خورشيد کوچک مي‌شود.

به همين ترتيب، هر ستاره‌اي در اطراف خود حبابي شبيه هليوسفر دارد. از لبه‌ي هليوسفر اين ميلياردها ستاره، ذرات و تابش الکترومغناطيسي درون فضا نشت مي‌کنند و محيط ميان ستاره‌اي را غني‌تر مي‌سازند. اگر از ميان لبه‌ي دروني هليوسفر عبور کنيد، با منطقه‌اي مواجه مي‌‌شويد که به آن «شوک خروجي»(Termination Shock) مي‌گويند، در اين منطقه همانند عبور از تندآب‌هاي خروشان، سرعت مي‌گيريد.

سرانجام همه چيز آرام مي‌گيرد و وارد منطقه‌ي «توقف خورشيدي»(هليوپاز) مي‌شويد که در آن فشار تابشي خورشيد درون هليوسفر با فشار محيط ميان ستاره‌اي بيرون هليوسفر در تعادل بسر مي‌برد. در اينجا بالاخره وارد خود “فضاي ميان ستاره‌اي” مي‌شويد.

دربارۀ خلاء فضا…

هنگامي که دربارۀ فضا صحبت مي‌کنيم، اغلب به خلاءاي فکر مي‌کنيم که در آن مطلقاً چيزي براي نفس کشيدن ما وجود ندارد. اتمسفر زمين در سطح دريا کاملاً غليظ است. اتمسفر تا بالاي ايستگاه فضايي بين‌المللي امتداد مي‌يابد، اما چند صد کيلومتر پس از آن به‌قدري رقيق مي‌شود که گويي اصلاً اتمسفري در کار نيست. بسته به اينکه از چه کسي بپرسيد، اتمسفر زمين سرانجام در فاصلۀ 10800 کيلومتري سطح زمين يا بالاتر از آن پايان مي‌يابد.

روي زمين در هر سانتي‌متر مکعب هواي سطح دريا حدود 30,000,000,000,000,000,000 مولکول وجود دارد، يا مي‌توانيم بگوييم ۳ با ۱۹ صفر جلوي آن، اما براي راحتي آن را به صورت ۱۰۱۹×۳ مي‌‌نويسيم. بنابراين در حجمي که فقط اندکي از يک تاس معمولي کوچک‌تر است، تعداد غيرقابل تصوري مولکول وجود دارد.

 ابعاد اين تاس ۱.۵ سانتي‌متر است، در حالي که مکعبي به ابعاد يک سانتي‌متر از هواي سطح دريا ۱۰۱۹×۳ مولکول را در خود جاي داده است و مکعبي با همين ابعاد مملو از فضاي ميان ستاره‌اي تنها يک اتم در خود دارد.

در قله‌ي اورست اندکي بيشتر از ۱۰۱۸ مولکول در همين حجم هوا وجود دارد و در ارتفاع ايستگاه فضايي (حدود 400 کيلومتري بالاي سطح زمين) در هر سانتي‌متر مکعب هوا فقط ۱ ميليون (۱۰۶) مولکول وجود دارد – در اتمسفر رقيق ماه هم همين تعداد مولکول وجود دارد.

براي مقايسه، هر سانتي‌متر مکعب از فضاي ميان ستاره‌اي به‌طور ميانگين فقط حدود ۱ اتم دارد، اگرچه اين مقدار بسته به اينکه شما در ابر مولکولي باشيد يا در فضاي ميان ابرها از 10 هزار تا 0.01 اتم متغير است. به هر حال، اين تعداد اتم کم‌ترين مقداري است که براي دست يافتن به خلاء مطلق سراغ داريم (البته اگر فضاي ميان کهکشاني را لحاظ نکنيد که تعداد اتم‌هاي آن به مراتب کمتر است…).

 پي‌نوشت: فضاي ميان ستاره‌اي فضاي بين ستارگان در کهکشان است. فضاي ميان ستاره‌اي «خالي» نيست، بلکه به‌طور کلي چگالي آن کمترين مقداري است که براي دست يافتن به خلاء مطلق سراغ داريم. ابرهاي مولکولي در فضاي ميان ستاره‌اي از بيشترين تراکم ماده تشکيل شده‌اند و خاستگاه تولد ِ ستارگان و سيارات جديد هستند.

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد
instagram.com/akharinkhabar