کیهان با عظمت و شکوه خود، همیشه سوالات بزرگی در ذهن انسان‌ها برانگیخته است. یکی از این سوالات این است که کهکشان‌ها و ستارگان چگونه به وجود آمده‌اند؟ در طول میلیاردها سال، فرآیندهای پیچیده فیزیکی و شیمیایی منجر به تشکیل ساختارهای عظیمی به نام کهکشان و اجسام درخشان معروف به ستارگان شده‌اند. این مقاله به بررسی چگونگی تشکیل کهکشان‌ها و ستارگان، از آغاز کیهان تا زمان حاضر، می‌پردازد.
۱. تشکیل کهکشان‌ها
الف) دوران اولیه کیهان و ماده تاریک
تشکیل کهکشان‌ها به زمان‌های بسیار ابتدایی پس از مه‌بانگ (Big Bang) بازمی‌گردد، حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش. در این زمان، کیهان بسیار گرم و چگال بود و به تدریج با انبساط کیهان دمای آن کاهش یافت. در طی چند صد هزار سال اول پس از مه‌بانگ، اولین اتم‌های هیدروژن و هلیوم شکل گرفتند. اما برای تشکیل کهکشان‌ها، علاوه بر این مواد، یک عنصر مهم دیگر نیز نقش داشت: ماده تاریک.
ماده تاریک، که نوعی ماده نامرئی است و تنها از طریق اثرات گرانشی خود قابل تشخیص است، نقش مهمی در تشکیل کهکشان‌ها دارد. توده‌های عظیم ماده تاریک، اولین ساختارهای بزرگ کیهان را تشکیل دادند و گازهای هیدروژن و هلیوم را جذب کرده و در مناطق خاصی متمرکز کردند.
ب) فروپاشی گرانشی و تشکیل ساختارهای اولیه
پس از تجمع گازها در توده‌های ماده تاریک، این گازها تحت تأثیر نیروی گرانش شروع به فروپاشی کردند. با تراکم بیشتر، ابرهای گازی داغ‌تر شدند و تراکم محلی افزایش یافت. این فرآیند باعث تشکیل اولین ساختارهای کهکشانی اولیه شد. کهکشان‌های اولیه بسیار کوچک و نامنظم بودند، اما به مرور زمان با برخورد و ادغام کهکشان‌های کوچکتر، کهکشان‌های بزرگتر و پیچیده‌تری تشکیل شدند.
ج) تشکیل کهکشان‌های مارپیچی و بیضوی
دو نوع اصلی از کهکشان‌ها وجود دارند: مارپیچی و بیضوی. کهکشان‌های مارپیچی، مانند کهکشان راه شیری، دارای بازوهای پیچشی هستند که از مرکز کهکشان به بیرون کشیده شده‌اند. کهکشان‌های بیضوی شکل کروی یا بیضوی دارند و عمدتاً شامل ستارگان قدیمی هستند.
کهکشان‌های مارپیچی از ادغام آهسته‌تر کهکشان‌های کوچکتر و فرایندهای چرخش گاز و ستارگان تشکیل می‌شوند. از سوی دیگر، کهکشان‌های بیضوی از برخوردها و ادغام‌های بزرگتر و شدیدتر کهکشان‌ها به وجود می‌آیند که ساختارهای منظم‌تر را تخریب می‌کند و کهکشان‌هایی با شکل کروی یا بیضوی ایجاد می‌کند.
۲. تشکیل ستارگان
الف) ابرهای مولکولی و گازهای بین‌کهکشانی
ستارگان از ابرهای گازی غول‌پیکری به نام ابرهای مولکولی شکل می‌گیرند. این ابرها عمدتاً از هیدروژن و مقداری هلیوم تشکیل شده‌اند و دماهای بسیار پایین دارند. ابرهای مولکولی به دلیل چگالی کم و دمای پایین به آرامی منقبض می‌شوند. اما تحت تأثیر عواملی همچون امواج ضربه‌ای ناشی از انفجار ابرنواخترها یا نیروهای جزر و مدی از کهکشان‌های مجاور، می‌توانند به صورت ناگهانی فشرده شوند.
ب) فروپاشی گرانشی و تشکیل هسته ستاره‌ای
زمانی که بخشی از ابر مولکولی تحت تأثیر نیروی گرانش شروع به فروپاشی می‌کند، دمای آن افزایش می‌یابد و به تدریج هسته‌های متراکم درون آن شکل می‌گیرد. این هسته‌های متراکم، که جوانه‌های ستاره‌ای اولیه محسوب می‌شوند، به عنوان پیش‌ستاره شناخته می‌شوند. با ادامه فروپاشی و افزایش دما، فرآیند هم‌جوشی هسته‌ای در مرکز این پیش‌ستاره‌ها آغاز می‌شود و ستاره‌ها شکل می‌گیرند.
ج) هم‌جوشی هسته‌ای و تولد ستاره
زمانی که دمای هسته ستاره به حدود ۱۰ میلیون درجه کلوین برسد، فرآیند هم‌جوشی هسته‌ای آغاز می‌شود. در این فرآیند، هسته‌های هیدروژن به هلیوم تبدیل شده و انرژی عظیمی آزاد می‌شود. این انرژی به شکل نور و حرارت از سطح ستاره خارج می‌شود و ستاره را به یک جرم درخشان تبدیل می‌کند. این مرحله به عنوان توالی اصلی شناخته می‌شود و بیشتر عمر یک ستاره در این مرحله سپری می‌شود.
۳. تحول و تکامل ستارگان
ستارگان پس از تولد وارد دوره‌ای طولانی از پایداری می‌شوند که در آن سوخت هیدروژنی در هسته‌شان را مصرف می‌کنند. اما بسته به جرم ستاره، مسیر تکاملی آن متفاوت خواهد بود:
الف) ستارگان کم‌جرم و متوسط
ستارگان کم‌جرم مانند خورشید، پس از پایان سوخت هیدروژنی، به غول سرخ تبدیل می‌شوند. در این مرحله، هسته ستاره منقبض می‌شود و لایه‌های بیرونی آن منبسط می‌شود. پس از اتمام فرآیند هم‌جوشی هلیوم، ستاره به تدریج مواد بیرونی خود را از دست می‌دهد و یک کوتوله سفید در مرکز باقی می‌ماند.
ب) ستارگان پرجرم
ستارگان پرجرم، پس از گذراندن مرحله غول سرخ، دچار فروپاشی هسته‌ای شده و به یک انفجار عظیم به نام ابرنواختر ختم می‌شوند. این انفجارها مواد سنگین‌تری که در داخل ستاره شکل گرفته‌اند را به فضای بین‌ستاره‌ای پخش می‌کنند. باقی‌مانده این ستاره‌ها می‌تواند به ستاره نوترونی یا حتی سیاه‌چاله تبدیل شود.
۴. تأثیر تشکیل ستارگان بر کهکشان‌ها
فرآیند تشکیل ستارگان، تأثیرات مهمی بر ساختار و تکامل کهکشان‌ها دارد. تولد و مرگ ستارگان باعث آزاد شدن انرژی و مواد به فضای بین‌ستاره‌ای می‌شود که می‌تواند موجب تشکیل ستارگان جدید یا مهار تشکیل ستاره در مناطق خاصی از کهکشان‌ها شود. این فرآیندها به نام بازخورد ستاره‌ای شناخته می‌شوند و نقش مهمی در تکامل کهکشان‌ها ایفا می‌کنند.
نتیجه‌گیری
تشکیل کهکشان‌ها و ستارگان یکی از پیچیده‌ترین و مهم‌ترین فرآیندهای کیهانی است. از زمان شکل‌گیری جهان پس از مه‌بانگ، نیروهای گرانشی و ماده تاریک زمینه‌ساز تشکیل کهکشان‌ها و ستارگان بوده‌اند. این فرآیندها هنوز هم در حال وقوع هستند و با ادامه تحقیق و رصد، دانشمندان امیدوارند که درک بهتری از چگونگی شکل‌گیری این ساختارهای عظیم کیهانی به دست آورند. فهم چگونگی تشکیل کهکشان‌ها و ستارگان نه تنها به ما در درک جهان اطراف کمک می‌کند، بلکه به فهم جایگاه خود در این کیهان وسیع نیز یاری می‌رساند.
