آیا ستاره‌‌ها در آسمان حرکت دارند و مکانشان نیز تغییر می‌کند؟

آسمان شب بسیار تاریک است؛ اما زیبایی‌های خاص خود را دارد و آن نقاط درخشانی که به آن‌ها ستاره می‌گوییم، زینت‌بخش آسمان شب هستند. این ستاره‌ها، همان ستاره‌های همیشگی هستند و در صور فلکی ثابتی قرار دارند و مکان آن‌ها در طول زندگی یک انسان تغییر نمی‌کند؛ حتی انسان‌هایی که در گذشته زندگی کرده‌اند نیز صور فلکی را به همان شکلی که ما می‌بینیم، مشاهده کرده‌اند و البته از نام‌های دیگری برای شناسایی آن‌ها استفاده می‌کرده‌اند. ما اکنون چیزی را می‌بینیم که انسان‌های باستان دیده‌اند و گویی ستاره‌ها همیشه ثابت بوده‌اند و بر خلاف سیاره‌ها، حرکتی نداشته‌اند.

تا به حال پیش آمده انیمیشن‌هایی را که از حرکت‌های کهکشان‌ها ساخته می‌شوند، دیده باشید؟ اگر خوب توجه کرده باشید می‌بینید وقتی که این کهکشان‌ها با یکدیگر ترکیب می‌شوند یا تحت تأثیر گرانش یکدیگر قرار می‌گیرند، ستاره‌ها همچون زنبورهایی به این طرف و آن طرف حرکت می‌کنند. همه ما می‌دانیم که ستاره‌ها نیز حرکت می‌کنند؛ اما آیا ما هرگز نمی‌توانیم حرکت آن‌ها را ببینیم؟ این ستاره‌ها با چه سرعتی حرکت می‌کنند؟ آیا ما می‌توانیم روزی متوجه حرکت آن‌ها شویم؟

البته که ستاره‌ها حرکت می‌کنند؛ اما فاصله آن‌ها از ما به اندازه‌ای زیاد است که نمی‌توانیم متوجه حرکت آن‌ها شویم. برای چندین هزار سال، ستاره‌شناسان روی حرکت ستاره‌ها مطالعه کرده‌اند و نام این کار را اخترسنجی گذاشته‌اند. آن‌ها ستاره‌ها را به دقت مشاهده می‌کنند و چگونگی حرکت ستاره‌ها را در طول سالیان طولانی بررسی می‌کنند. اخترسنجی سابقه‌ای طولانی دارد و از سال ۱۹۰ پیش از میلاد مسیح، همواره انجام شده است. در سال ۱۹۰ پیش از میلاد مسیح، هیپارخوس، یکی از ستاره‌شناسان، جغرافی‌دانان و ریاضی‌دانان مشهور اهل یونان باستان، یک فهرست طولانی از ۸۵۰ ستاره نورانی آسمان به همراه موقعیت آن‌ها، تهیه و تنظیم کرد. یکی از شاگردان هیپارخوس به نام بطلیموس، مشاهدات بیشتری از آسمان داشت و راه استاد خود را ادامه داد. وی پس از مشاهدات بسیار، یک اثر گران‌بها به نام المجسطی (مجسطی) را تدوین کرد.

بطلیموس در کتاب المجسطی، زمین را مرکز جهان نامید و عنوان کرد که ستاره‌ها، خورشید، ماه و سایر سیاره‌ها، به صورت متحدالمرکز، به دور زمین چرخش می‌کنند. البته دیدگاه بطلیموس درباره جهان اشتباه بود؛ اما آن‌چه که اهمیت دارد، نوشته‌های گران‌بهای وی در کتاب المجسطی است. بطلیموس با دقت خارق‌العاده‌ای توانست میزان روشنایی و موقعیت بیش از ۱۰۰۰ ستاره در آسمان را محاسبه و ثبت کند. هزار سال پس از بطلیموس، عبدالرحمن صوفی، استاد ریاضی و ستاره‌شناس برجسته ایرانی، موفق شد به وسیله‌ی یک اُسطُرلاب، اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق‌تری از آسمان انجام دهد.

بدون شک، یکی از مشهورترین ستاره‌شناسان تاریخ، تیکو براهه است. وی که یک ستاره‌شناس اهل دانمارک بود، به دلیل توانایی خارق‌العاده‌ای که در اندازه‌گیری موقعیت ستاره‌ها داشت، توسط مردم شناخته می‌شد. تیکو براهه در آن زمان موفق شد تا ابزارهایی بسیار دقیق را به منظور ردیابی ستاره‌ها طراحی کند تا بتواند ستاره‌های بسیار بیشتری را ردیابی کند. وی توانست موقعیت ستاره‌ها را با دقت ۱۵ الی ۳۵ ثانیه قوسی اندازه‌گیری کند. برای این‌که یک مقایسه با دقت اندازه‌گیری تیکو براهه انجام دهیم، کافیست بدانید که یک تار موی انسان که در فاصله ۱۰ متری دیده شود، برابر با یک ثانیه‌ی قوسی است. یک چیز جالب که باید در مورد براهه بدانید این است که وی بینی نداشت؛ در واقع براهه بینی خود را در یک دوئل از دست داد و یک بینی مصنوعی را از جنس آلیاژ برنج برای جایگزینی آن طراحی کرده بود.

در سال ۱۸۰۷ میلادی، فردریش بسل ستاره‌شناس مشهور آلمانی، موفق شد برای نخستین بار فاصله‌ی یک ستاره‌ی نزدیک به نام 61 Cygni یا ۶۱ دجاجه را از زمین محاسبه کند. وی برای تعیین فاصله‌ی این ستاره تا زمین، از روش اختلاف منظر یا پارالاکس استفاده کرد. وی به این صورت عمل کرد که شعاع مدار زمین به دور خورشید را به عنوان قاعده‌ی یک مثلث در نظر گرفت و سپس ستاره را رصد کرد. ۶ ماه بعد، یعنی وقتی که زمین در آن سوی مدار خود نسبت به خورشید قرار گرفته بود، وی مجدداً ستاره‌ی مورد نظرش را رصد کرد. وی می‌دانست که ستارگان در آسمان جابه‌جا می‌شوند، او پس از اندازه‌گیری این مقدار جابه‌جایی، فاصله‌ی دو نقطه از مدار زمین را که به هنگام رصد ستاره، زمین در آن نقاط قرار گرفته بود، اندازه‌گیری کرد و سپس توانست فاصله زمین تا آن ستاره را محاسبه کند.

دو قرن پس از فردریش بسل، ستاره‌شناسان موفق شدند که این روش را توسعه دهند و فاصله ستاره‌ها با زمین و میزان جابه‌جایی آن‌ها را با دقت محاسبه کنند؛ اما برای این‌که بتوانیم به طور کاملاً دقیق میزان جابه‌جایی ستاره‌ها را اندازه‌گیری کرده و آن‌ها را رصد کنیم، باید به فضا سفر کنیم. در سال ۱۹۸۹ میلادی، آژانس فضایی اروپا یک مأموریت به نام هیپارخوس را آغاز کرد که نام آن نیز از روی ستاره‌شناس یونانی برگرفته شده است. هدف ماموریت این بود که موقعیت و همچنین حرکت‌های ستاره‌های نزدیک در کهکشان راه شیری را اندازه‌گیری کند. در طول این ماموریت، هیپارخوس توانست با دقت بسیار بالایی موقعیت و میزان حرکت ۱۱۸ هزار ستاره را اندازه‌گیری کند و راه را برای محاسبه ۲ میلیون ستاره دیگر هموار کرد.

هیپارخوس یک ماموریت کارآمد بود و ستاره‌شناسان بسیاری از آن استفاده کردند؛ اما این مأموریت، بهترین نبود زیرا به فاصله اندکی پس از پایان مأموریت، پدیده‌ای جدید به نام گایا از راه رسید.

در ماه دسامبر سال ۲۰۱۳، آژانس فضایی اروپا یک مأموریت جدید به نام گایا (برگرفته از نام یک افسانه کهن) را راه‌اندازی کرد تا چنین محاسباتی را برای یک میلیارد ستاره‌ی موجود در کهکشان راه شیری انجام دهد. با وجود این‌که یک میلیارد رقم بسیار بزرگی است؛ اما این تنها یک درصد از ستاره‌های موجود در کهکشان راه شیری را شامل می‌شود. گایا به زودی محاسبات مربوط به ۱۵۰ میلیون ستاره را به اتمام می‌رساند و هر آن‌چه که در طول زمان اتفاق افتاده است را برای ما بازگو می‌کند. این یک دستاورد بسیار بزرگ است و هیپارخوس احتمالا به خودش افتخار می‌کند.

این اندازه‌گیری‌های دقیق که انجام آن‌ها چندین سال به طول انجامیده، چگونگی حرکت ستاره‌ها در آسمان را به ما نشان می‌دهند. البته حرکت ستاره‌ها را نمی‌توان با چشم غیر مسلح تشخیص داد و شاید هزار و یا ده‌ها هزار سال طول بکشد که یک ستاره در آسمان اندکی تغییر موقعیت دهد. به عنوان مثال، صورت فلکی دب اکبر (خرس بزرگ) را در نظر بگیرید؛ اگر شما بتوانید به گذشته یا به آینده سفر کنید، تغییر موقعیت ستاره‌های موجود در این صورت فلکی را مشاهده خواهید کرد و یا شاید حتی نتوانید این صورت فلکی را تشخیص دهید.

وقتی که ستاره‌ای یک طرفه در آسمان حرکت می‌کند، ستاره‌شناسان نام این نوع حرکت را «جابه‌جایی نسبی» می‌گذارند. سرعت حرکت یک ستاره در آسمان معمولاً ۰.۱ ثانیه قوسی بر سال است. این میزان اصلاً به چشم نمی‌آید؛ اما در طول ۲۰۰۰ سال، این ستاره می‌تواند حدود نیم درجه در آسمان حرکت کند، یا به عبارتی، می‌تواند به اندازه پهنای ماه در آسمان حرکت کند. سریع‌ترین جابه‌جایی نسبی، مربوط به ستاره‌ی برنارد است که با سرعت ۱۰.۲۵ ثانیه قوسی بر سال، در آسمان حرکت می‌کند و پس از گذشت ۲۰۰۰ سال، می‌تواند به اندازه ۵.۵ درجه یا ۱۱ برابر پهنای دست شما، در آسمان حرکت کند.

وقتی که یک ستاره به ما نزدیک یا از ما دور می‌شود، ستاره‌شناسان می‌گویند که آن ستاره، سرعت شعاعی داشته است. آن‌ها سرعت شعاعی ستاره را با استفاده از اثر دوپلر محاسبه می‌کنند. وقتی که یک ستاره به ما نزدیک می‌شود، نوری که از آن ستاره به ما می‌رسد به سمت طول موج آبی متمایل می‌شود و اگر آن ستاره از ما دور شود، می‌بینیم که نور آن به سمت طول موج سرخ در انتهای طیف متمایل می‌شود. به این پدیده، انتقال به سرخ می‌گویند که در علم ستاره‌شناسی کاربردهای بسیار زیادی دارد. با در نظر گرفتن انتقال به سرخ و همچنین جابه‌جایی نسبی یک ستاره، ما می‌توانیم مسیری را که یک ستاره در آسمان طی کرده، با دقتی بسیار بالا محاسبه کنیم. در واقع این یکی از کاربردهای اثر دوپلر در علم ستاره‌شناسی است و یکی دیگر از کاربردهای اثر دوپلر، این است که به ما نشان می‌دهد جهانی که در آن زندگی می‌کنیم منبسط می‌شود.

ما می‌دانیم که ستاره‌ی کوتوله هیپارخوس ۸۵۶۰۵ با سرعت بسیار بالایی به سمت ما حرکت می‌کند. این ستاره، هم اکنون ۱۶ سال نوری با ما فاصله دارد؛ اما تا ۱۰۰ هزار سال آینده، این فاصله به ۱۳ سال نوری (۸۲۰۰ برابر فاصله زمین از خورشید) می‌رسد. نزدیک شدن ستاره، تاثیر مستقیمی روی ما نمی‌گذارد؛ اما تاثیر گرانشی آن می‌تواند برخی از دنباله‌دارهایی که در ناحیه ابر اورت هستند را از مدار خارج کرده و آن‌ها را به سمت سامانه‌ی خورشیدی روانه کند.

حرکت ستاره‌ها نسبتا ملایم است؛ اما آن‌ها مادامی که در مدار خود به دور مرکز کهکشان راه شیری حرکت می‌کنند، با یکدیگر تعامل گرانشی دارند و ممکن است به هم برخورد کنند. اکثر ستاره‌ها آهسته حرکت می‌کنند؛ اما پدیده‌هایی در عالم وجود دارند که باعث می‌شوند ستاره‌ها بتوانند با سرعت بسیار زیادی حرکت کنند.

وقتی که یک جفت ستاره‌ای به ابر سیاه‌چاله کلان جرمی که در مرکز کهکشان راه شیری قرار گرفته بسیار نزدیک می‌شوند، یکی از آن‌ها در گرانش سیاه‌چاله گرفتار می‌شود؛ اما ستاره دیگر بدون آن‌که کوچک‌ترین تغییری در جرم دیگری ایجاد کند، سرعت گرفته و پرتاب می‌شود. هر ۱۰۰ هزار سال یک بار، یک ستاره به دلیل قرار گرفتن در یک چنین شرایطی، از مرکز کهکشان راه شیری به بیرون پرتاب می‌شود.

یک اتفاق مشابه نیز زمانی رخ می‌دهد که یک ستاره‌ی کوچک، در اطراف ستاره‌ای بزرگ‌تر گردش کند. با گذشت زمان، ستاره‌ی بزرگ همواره بزرگ‌تر شده و به یک غول سرخ تبدیل می‌شود و یک انفجار ابر نواختری روی می‌دهد. در این هنگام است که ستاره‌ی کوچک‌تر، همچون سنگی که از قلاب سنگ پرتاب می‌شود، دیگر تحت تأثیر گرانش نخواهد بود و با سرعت خارق‌العاده‌ای به سمت فضای بی‌کران پرتاب می‌شود. ستاره‌شناسان پی برده‌اند که این ستاره‌ها با سرعت ۱.۱ میلیون کیلومتر بر ساعت نسبت به مرکز کهکشان راه شیری حرکت می‌کنند.

تمام حرکت‌هایی که در مورد آن‌ها صحبت کردیم منشأ طبیعی داشتند؛ اما تصور کنید که در آینده، تمدن بشری یا تمدن‌های دیگر به اندازه‌ای پیشرفته شوند که بتوانند یک ستاره را به صورت دلخواه در جهت‌های مختلفی حرکت دهند. در سال ۱۹۸۷ میلادی، یک اختر فیزیک‌دان روس به نام لئونید اشکادوف روشی بسیار پیشرفته را ارائه کرد که دانشمندان به کمک آن می‌توانستند یک ستاره را با سرعتی آهسته حرکت دهند. البته این یک فرضیه بسیار تخیلی بود؛ اما انجام آن غیرممکن نیست. روش ارائه شده توسط اشکادوف بدین صورت بود که یک آینه‌ی بسیار بزرگ در یک طرف ستاره قرار می‌گرفت و ستاره خودش می‌توانست به عنوان یک شتاب‌‌دهنده عمل کند. فوتون‌هایی که از ستاره به آینه برخورد می‌کردند، بازتاب می‌شدند و تکانه‌ای شبیه بادبان خورشیدی ایجاد می‌کردند.

آینه‌ای که ساخته می‌شود باید به اندازه‌ای بزرگ باشد که بتواند با ستاره، تعامل گرانشی داشته باشد و بر آن‌ غلبه کند؛ اما نور می‌تواند فشار کافی ایجاد کند تا مانع از حرکت ستاره به سمت آینه شود. این کار می‌تواند یک فشار بسیار ضعیف اما پایدار را در سمت دیگر ستاره ایجاد کند و آن را در هر مسیری که تمدن ما بخواهد حرکت دهد. ممکن است که قرارگیری ستاره در موقعیت دلخواه، چندین میلیارد سال طول بکشد؛ اما در آینده انجام این کار امکان‌پذیر است.

کسانی که قادر هستند چنین کاری را انجام دهند، تمدن نوع ۳ خواهند بود. تمدن نوع ۳ می‌تواند بخش‌هایی بسیار وسیع از کهکشان راه شیری را تحت کنترل خود درآورد و انرژی میلیاردها ستاره را مهار کرده و تحت کنترل درآورد و همچنان امپراطوری خود را گسترش دهد. ممکن است که این تمدن بتواند تمام ستاره‌ها را در یک کُره، در کنار هم جمع کند یا آن‌ها را در یک دیسک تخت قرار دهد تا مدت زمان ارتباطات را به حداقل برسانند. ستاره‌شناسان هم اکنون به دنبال کهکشان‌هایی هستند که تحت کنترل تمدن نوع ۳ قرار گرفته‌اند. چنین کهکشان‌هایی را می‌توان با طول موج مرئی مشاهده کرد؛ اما متأسفانه تاکنون موفق به رصد یکی از آن‌ها نیز نشده‌ایم که البته طبیعی است؛ زیرا کهکشان‌هایی که در این جهان هستند از ما فاصله‌ی بسیار زیادی دارند و برخی از آن‌ها را نمی‌توانیم مشاهده کنیم.

عمر ما انسان‌ها محدود است و به همین دلیل فکر می‌کنیم ستاره‌ها در آسمان ثابت هستند و حرکت نمی‌کنند؛ اما اگر شما بتوانید به زمان سرعت ببخشید، مشاهده می‌کنید که در آسمان همه چیز در حال حرکت است و ستاره‌ها همچون هواپیماهایی به عقب و جلو حرکت می‌کنند. متأسفانه عمر محدود، به ما اجازه نمی‌دهد از این منظره‌ی زیبا لذت ببریم.