«جهان از این پس فقط سردتر و بی‌جان‌تر خواهد شد»: تلسکوپ Euclid تأیید می‌کند که شکل‌گیری ستارگان پیش از این در کائنات به اوج رسیده است
ستاره‌شناسان با بهره‌گیری از داده‌های تلسکوپ‌های فضایی Euclid و Herschel سازمان ESA تأیید کرده‌اند که شکل‌گیری ستارگان پیش از این در کائنات به اوج رسیده است و این که جهان به‌صورت پیوسته «سردتر و بی‌جان‌تر» خواهد شد.
تلسکوپی که مأمور ساختن بزرگ‌ترین نقشه‌ی جهان تاکنون شد، حقیقت سختی اما نه چندان غافلگیرکننده‌ای را تأیید کرد: هیچ‌چیزی برای همیشه ماندگار نیست — نه باران سرد نوامبر، حتی خود کائنات.
با استفاده از فهرست وسیعی از مشاهدات تلسکوپ‌های فضایی Euclid و Herschel متعلق به سازمان فضایی اروپا (ESA)، تیمی متشکل از ۱۷۵ پژوهشگر، جامع‌ترین ثبت دمای جهان را تا به امروز به‌دست آورد. با بررسی گرمای ساطع‌شده توسط گرد و غبار ستارگان در بیش از ۲ میلیون کهکشان، این تیم دریافت که کهکشان‌ها کمی سردتر شده‌اند و نرخ شکل‌گیری ستارگان در ده میلیارد سال گذشته‌ی تاریخ کیهانی کاهش یافته است.
طبق نظر پژوهشگران، این گرایش‌های کوچک اما واضح نزولی نشان می‌دهند که دورهٔ اوج رشد کائنات به‌پایان رسیده است. اگرچه تاریخ انقضای کائنات هنوز مدت زمان‌بلندی در ذهن انسان می‌طلبد (تقریباً بین ۳۳ میلیارد و ۱ کوینویجینتیلیون سال — که عددی برابر با ۱ به‌همراه ۷۸ صفر است — برآوردهای اخیر)، یافته‌های جدید حاکی از این است که از نظر نرخ شکل‌گیری ستارگان، مسیر فقط به سمت کاهش است.
«جهان از این پس فقط سردتر و بی‌جان‌تر خواهد شد»، داگلاس اسکات، هم‌نویسندهٔ این مطالعه و کیهان‌شناس دانشگاه بریتیش کلمبیا (UBC)، در بیانیه‌ای گفت. «مقدار گرد و غبار در کهکشان‌ها و دماهای آن‌ها در طول میلیاردها سال در حال کاهش است؛ این بدان معناست که ما از دورهٔ اوج شکل‌گیری ستارگان عبور کرده‌ایم.»
این پژوهش برای مجله Astronomy and Astrophysics ارسال شده و هم‌اکنون به‌صورت پیش‌نویس بدون داوری همتا در دسترس است.
نقشهٔ سه‌بعدی کائنات
در ماه مارس، تلسکوپ Euclid که به‌تازگی توسط ESA فعال شد، اولین انتشار دادهٔ بزرگ خود را منتشر کرد؛ این انتشار شامل مشاهدات ۲۶ میلیون کهکشان بود که بیش از ۱۰.۵ میلیارد سال نوری به‌سوی فاصلهٔ کیهانی امتداد داشتند. این تنها فاز نخست مأموریت تلسکوپ برای ساخت بزرگ‌ترین نقشهٔ سه‌بعدی کائنات بود که هدف نهایی آن نقشه‌برداری حدود ۱.۵ میلیارد کهکشان در یک‌سوم آسمان شب است.
در مطالعهٔ جدید خود، پژوهشگران به ۲.۶ میلیون کهکشان ثبت‌شده در اولین انتشار دادهٔ Euclid نگریستند و آن‌ها را با مشاهدات آرشیوی تلسکوپ فضایی Herschel سازمان ESA که از سال ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۳ فعال بود، ترکیب کردند. در حالی‌که ابزارهای بر‌پایه Euclid نور مرئی و نزدیک‌به‌اینفرارقرمز را ثبت می‌کردند، ابزارهای Herschel نور فروسرخ را شناسایی می‌کردند. بنابراین ترکیب این دو مجموعه داده به تیم اجازه داد تا حرارت ساطع‌شده توسط گرد و غبار ستارگان را در بُردهٔ وسیعی از طول موج‌ها بررسی کند و جامع‌ترین اندازه‌گیری‌های دمای کهکشانی تا به امروز را به‌دست آورد.
«با ترکیب داده‌ها و داشتن چنین نمونهٔ عظیم از کهکشان‌ها … می‌توانیم دقیق‌ترین محاسبات آماری تا به امروز را به‌دست آوریم»، رِیلی هِل، پژوهشگر پسادکتری در دانشگاه بریتیش کلمبیا (UBC)، در بیانیه‌ای گفت.
تیم دریافت که متوسط دمای کهکشان‌ها در ده میلیارد سال گذشته تنها کمی سردتر شده است؛ دما حدود ۱۰ کلوین کاهش یافت. در حالی‌که ستارگانی چون خورشید در دماهای بالای یک میلیون کلوین می‌سوزند، کهکشان‌ها عمدتاً از فضای خالی تشکیل شده‌اند، به این معنا که متوسط دمای آن‌ها بسیار پایین‌تر است. متوسط دمای کهکشانی اولین کهکشان‌های مشاهده‌شده در این نظرسنجی حدود ۳۵ کلوین (منفی ۳۹۶ °F یا منفی ۲۳۸ °C) بوده است، پژوهشگران گزارش دادند.
این تغییر اندک است، اما حرارت گرد و غبار ستارگان مستقیماً با شکل‌گیری ستارگان همبستگی دارد؛ تیم اشاره کرد. کهکشان‌های گرم‌تر معمولاً نرخ بالاتری از تشکیل ستارگان دارند زیرا تعداد بیشتری ستارهٔ گرم و بزرگ دارند. به همین ترتیب، کهکشان‌های با نرخ کمتر شکل‌گیری ستارگان به‌طور متوسط سردترند. تحقیقات تیم این همبستگی را بیشتر تأیید می‌کند و نشان می‌دهد که شکل‌گیری ستارگان به‌تدریج در سراسر کائنات کاهش می‌یابد.
از گرد و غبار تا گرد و غبار
ممکن است در زمین با آن به‌سختی روبه‌رو شوید، اما گرد و غبار برای چرخهٔ حیات ستارگان اساسی است. ستارگان زمانی شکل می‌گیرند که ابرهای گاز و گرد و غبار به حدی متراکم شوند که تحت جاذبهٔ خود فروپاشند، در این فرآیند گرم شوند و به‌چرخش درآیند. اگر یکی از این گره‌های فشرده به اندازهٔ کافی گرم و متراکم شود، همجوشی هسته‌ای در هستهٔ آن آغاز می‌شود و ستاره‌ای شکل می‌گیرد. در نهایت، هنگامی که ستاره پس از میلیاردها سال سوخت هسته‌ای خود را به‌تمام می‌رساند، در یک ابرنواختر منفجر می‌شود و گرد و غبار بیشتری به محیط پیرامون پراکنده می‌کند و این امکان را برای شکل‌گیری نسل بعدی ستارگان فراهم می‌سازد.