زمانی که اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل مشغول رصد ستاره های موجود در کهکشان راه شیری ما بودند، به طور کاملا تصادفی به چیز بسیار نادری برخوردند: کهکشانی در دوردست که مملو از خوشه های ستاره ای بود؛ ستاره های بسیار کم نور و تاریکی که دیدنشان برای بیشتر تلسکوپ ها تقریبا غیرممکن است.

نور ساطع شده از برخی از این خوشه های ستاره ای به طور شگفت انگیزی بسیار سرخ تر از حد انتظار است. اخترشناسان هنوز نتوانستند برای این رصد های اخیر تلسکوپ هابل توضیحی ارایه کنند و بحث و جدل ها بر سر آن همچنان ادامه دارد. خوشه های ستاره ای مجموعه هایی متراکم از ستاره ها هستند که در آنها ستاره ها به کمک نیروی گرانشی درست به شکل دانه های انگور در یک خوشه، در کنار هم قرار می گیرند. خوشه های ستاره ای یکی از کهن ترین ساختار های موجود در جهان به شمار می روند. ستارگان هر خوشه، همزمان و از یک ابر غبار و گاز زاده شده اند و بنابراین سن و ترکیب شان مشابه است، اما با توجه به اختلاف جرم هایشان به انواع مختلفی تعلق دارند. بنا به تعاریف اخترشناختی اساسا دو نوع خوشه وجود دارد: خوشه کروی و خوشه باز. خوشه های کروی پیرترند و در هاله ای کروی پیرامون هسته کهکشان ها قرار دارند اما خوشه های باز جوان ترند و در مرکز کهکشان قرار می گیرند.

خوشه باز مجموعه ای از ستارگان سست پیوند است که تعدادشان از کمتر از صدستاره تا بیش از چند هزار تغییر می کند. تقریبا 1200 خوشه باز شناخته شده در کهکشان راه شیری وجود دارد که همگی در مرکز کهکشان واقع شده اند. پهنای خوشه های باز معمولا به چند سال نوری می رسد و از ستاره های گروه اول تشکیل می شود که جوان و فوق العاده درخشان هستند. البته خوشه های باز ساختار هایی ابدی نیستند و سرانجام ستارگان درون آنها به خاطر اختلالات گرانشی ناشی از سایر اجرام موجود در کهکشان از یکدیگر دور خواهند شد. در مقابل خوشه کروی مجموعه ای از ستارگان فشرده به یکدیگر است که تعدادشان از ده ها هزار تا صدها هزار ستاره متغیر است. خوشه های کروی معمولا دایره ای شکل بوده و تقریبا 100 سال نوری پهنا دارند.

در این خوشه بیشتر ستاره ها در مرکز خوشه متمرکز شده اند. تقریبا 150 خوشه کروی شناخته شده در کهکشان ما وجود دارد، که اکثرشان در هاله پیرامون هسته کهکشان قرار دارند. ستاره های موجود در خوشه های کروی، پیر و از ستارگان گروه دوم به شمار می روند که میزان درخشندگی شان نسبت به ستاره های گروه اول بسیار کمتر است. خوشه های کروی زمانی تشکیل شده اند که کهکشان میزبان آنها به شکل ابری کروی بود. هنگامی که کهکشان به شکل قرص درآمد، خوشه های کروی درون هاله ای، پیرامون هسته باقی ماندند. خوشه های کهکشانی یکی از جذاب ترین موضوعات در تحقیقات اخترشناسی به شمار می روند. در کهکشان راه شیری ما دست کم 158 نمونه از این خوشه های کهکشانی وجود دارد. خوشه بحث برانگیز اخیر نیز از نوع خوشه های کروی است که با انتظارات اخترشناسان چندان مطابقت ندارد.

زمانی که جیسن کالیاری (J.Kaliari)، استاد دانشگاه کالیفرنیا و همکارانش مشغول عکسبرداری از یکی از این خوشه های ستاره ای در کهکشان راه شیری بودند، به طور کاملا اتفاقی متوجه گوهری نادر شدند که در پس زمینه تصویر شان می درخشید: کهکشانی بیضی شکل در دوردست که پر از خوشه های ستاره ای بود. کالیاری در این باره می گوید این کهکشان و مجموعه خوشه های ستاره ای اش در فاصله 1.2 میلیارد سال نوری از ما قرار دارد.

اگر این کهکشان اندکی دور تر قرار داشت ما هرگز نمی توانستیم آن را ببینیم به همین خاطر است که خوشه های ستاره ای موجود در این کهکشان بسیار تار و کم نور به نظر می رسند. با اینکه گروه اخترشناسان دانشگاه کالیفرنیا در رصد اخیرشان تنها 195 خوشه ستاره ای را مشاهده کرده اند اما بر این باورند که باید بیش از هزار خوشه در این کهکشان وجود داشته باشد که به خاطر فاصله بسیار زیاد و در نتیجه کم نور بودنشان، قابل مشاهده نیستند. اگرچه تعیین سن این خوشه های ستاره ای غیرممکن است اما به احتمال فراوان آنها هم در حوالی همان زمانی تشکیل شده اند که خوشه های ستاره ای موجود در کهکشان راه شیری به وجود آمده اند که بنا به تخمین اخترشناسان بیش از 12 میلیارد سال پیش است. با توجه به اینکه نور ساطع شده از این خوشه های ستاره ای دوردست حدود 2/1 میلیارد سال طول می کشد تا به زمین برسد، اخترشناسان بر این باورند آنچه مشاهده کرده اند تصویر بی همتایی از مراحل اولیه حیات ستاره ها در جهان است.

تصویری که از اجرام آسمانی توسط تلسکوپ ها مشاهده می شود تصویری از گذشته آنهاست نه وضعیت کنونی شان. در واقع با توجه به فواصل بسیار دور کهکشان ها و ستاره ها از ما، مدتی طول می کشد تا نور آنها به زمین برسد. برای مثال اگر تصویری از کهکشانی در فاصله 100 میلیون سال نوری را به کمک تلسکوپ مشاهده کنیم آنچه می بینیم تصویری از آن کهکشان است که در 100 میلیون سال پیش وجود داشت، نه در حال حاضر. بنابراین هرچه به اجرام دورتر بنگریم تصویری کهن تر از جهان را خواهیم دید. با توجه به این مسیله اخترشناسان انتظار دارند هرچه به گذشته های دورتر نگاه می کنند، با خوشه های ستاره ای آبی تری مواجه شوند. در واقع خوشه های ستاره ای جوان تر باید ستاره های آبی رنگ بیشتری داشته باشند که ستاره هایی داغ تر و سنگین ترند.

با مسن تر شدن سن خوشه ها، ستاره های درون آنها بیشتر و بیشتر سوخت شان را مصرف می کنند و در نهایت آنچه به جا می ماند ستاره هایی پیر و سرخ فام است. اما آنچه گروه اخترشناسان دانشگاه کالیفرنیا به رهبری کالیاری مشاهده کرده اند خلاف این روند را نشان می دهد. با توجه به فاصله 2/1 میلیارد سال نوری خوشه های ستاره ای تازه کشف شده از زمین، آنچه در تلسکوپ هابل مشاهده شد تصویری از آن ستاره هاست که در 2/1 میلیارد سال پیش وجود داشت، یعنی تصویری از جوانی این ستاره ها. برخی از درخشان ترین خوشه های ستاره ای مشاهده شده در رصد اخیر، از پیش بینی مدل های ستاره ای استاندارد 20 درصد قرمز تر به نظر می رسند که بیشتر به ستاره های پیرتر شباهت دارد و با سن و سال این ستاره ها جور درنمی آید. در واقع این مسیله بسیار عجیب است، چراکه اخترشناسان بر این باورند که طی چند میلیارد سال آخر عمر ستاره ها نباید اختلاف فاحشی در ظاهر آنها به وجود آید. استفن زپ (S.Zepf)، اخترشناس دانشگاه ایالتی میشیگان که در رصد های اخیر حضور نداشت، در این باره می گوید تکامل ستاره ها در آخرین سال های عمرشان به راستی چندان سریع اتفاق نمی افتد. در واقع این تغییرات را به نوعی می توان با تغییرات 60 تا 65 سالگی در انسان مقایسه کرد. تغییرات در این سن چه در مورد انسان و چه در مورد ستاره ها، با تغییرات طی پنج سال آغازین حیات به هیچ وجه قابل مقایسه نیستند.

گروه اخترشناسان دانشگاه کالیفرنیا نتوانستند برای این قرمزی غیرعادی دلیلی ذکر کنند اما کالیاری و همکارانش می گویند ممکن است این شرایط غیرعادی با ترکیب شیمیایی آن ستاره ها ارتباط داشته باشد. کالیاری در این باره می گوید: شاید فقط به این خاطر باشد که آنچه ما یافته ایم جمعیتی عجیب و نادر از خوشه های ستاره ای است که در ترکیب آنها بیش از حد انتظار ما ترکیبات فلزی وجود دارد. اما اگر این خوشه ها و ستاره های درونشان آنقدر ها هم غنی از فلزات نباشند باید این احتمال را هم در نظر بگیریم که مدل های ستاره ای استاندارد ما چندان درست نیستند. در واقع این مدل ها سرعت طی شدن مراحل مختلف زندگی توسط ستاره ها را محاسبه می کنند؛ مراحلی که بر اساس واکنش هم جوشی هسته ای عناصر مختلف در کوره های هسته ای ستاره ها تعیین می شود. زپ در این باره می گوید: ممکن است چیزی در مورد تکامل ستاره ها وجود داشته باشد که ما هنوز درک نکرده ایم. اما او در ادامه افزود: شاید توضیح ساده تری نیز درمورد خوشه های ستاره ای فرا سرخ نیز وجود داشته باشد. زپ با اشاره به اینکه مواد حایل میان ما و این خوشه های ستاره ای در چنین فاصله دوردستی می توانند نور آبی را جذب کنند و شاید گروه اخترشناسان دانشگاه کالیفرنیا اثر این مسیله را دست کم گرفته باشند، گفت: اخترشناسان دانشگاه کالیفرنیا بهترین راه حل ممکن را در نظر گرفتند اما به هرحال هنوز در این باره عدم قطعیت وجود دارد. این توضیح و تفسیری است که به کمترین میزان تغییرات نیاز دارد.

خوشه های ستاره ای پیش از این نیز در کهکشانی حتی دورتر از نمونه اخیر پیدا شده اند. اما این خوشه های ستاره ای دورترین خوشه هایی هستند که تاکنون برای بررسی جزییات و خواصی مثل میزان قرمز بودن مورد استفاده قرار گرفته اند. به هر حال یافتن مجموعه هایی از این دست در دیگر کهکشان های دوردست تقریبا غیرممکن است. در واقع خوشه های ستاره ای موجود در کهکشان هایی در چنین فواصل بسیار بسیار دور، بی نهایت کم نور و تار هستند. اگر تمام خوشه های ستاره ای که به تازگی مشاهده شده اند را یکجا و در کنار هم قرار دهیم باز هم 500 میلیون برابر کم نور تر از آن هستند که بتوان با چشم غیر مسلح مشاهده شان کرد. کشف و شناسایی چنین نقاط کم نوری مستلزم 126 دور حرکت مداری تلسکوپ فضایی هابل است؛ مدت زمان مشاهده ای که دستیابی به آن بسیار دشوار خواهد بود. علاوه بر این، دانستن این مسیله که تلسکوپ را باید به سوی کدام نقطه نشانه رفت غیرممکن است. کالیاری در این باره می گوید: این مسیله در عین حال که بسیار جالب و شگفت انگیز است، به شدت مایه تاسف نیز هست. آنها نشانه ای از آنچه در گذشته رخ داده را به ما نشان می دهند، اما تنها یک نشانه نه بیشتر. مقاله نوشته شده توسط کالیاری و همکارنش در دانشگاه کالیفرنیا درباره مشاهدات اخیرشان توسط تلسکوپ فضایی هابل در شماره اخیر ژورنال Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.