کهکشان راه شیری

مقدمه

در شبی تاریک و صاف ، ستارگان چنان می‌درخشند که گویی می‌توان با دست آنها را لمس کرد. در واقع بیشتر ستارگان قابل دید برای چشم غیر مسلح ، در محدوده یک هزار سال نوری واقع هستند. گذشته از ستارگان چشمک زن ، نواری مه مانند و کم نور در سرتاسر آسمان کشیده شده است که به آن راه شیری می‌گوییم. این مه حفره فام ، دهها هزار سال نوری با ما فاصله دارد. با دوربین دو چشمی یا تلسکوپ کوچک ، به صورت اجتماع انبوهی از هزاران هزار ستاره کم نور دیده می‌شود. گرچه این ستارگان بسیار دور دست هستند، ولی مجموع نور آنها را می‌توان با چشم دید.

مشخصات کهکشان راه شیری

کهکشان راه شیری ، کهکشانی مارپیچی است که شامل حدود ۵۰۰ میلیارد ستاره است. این کهکشان حدود ۱۰ میلیارد سال پیش ، از یک ابر عظیم گاز و غبار تشکیل یافت. در قسمت مرکزی کهکشان راه شیری هسته‌ای کروی قرار دارد که ممکن است شامل یک حفره سیاه نیز باشد. هسته توسط گروهی از دنباله‌های مارپیچی در برگرفته شده است. این دنباله‌ها از ستاره‌های فروزان تازه شکل یافته تشکیل شده‌اند. هسته و قرص کهکشان با هاله‌ای از ستاره‌هایی با طول عمر بسیار زیاد ، در بر گرفته شده‌اند.

قطر هسته یک کهکشان در حدود ۱۰۰۰۰ سال نوری است. قسمت احاطه کننده هسته دارای قطری برابر با ۱۰۰۰۰۰ سال نوری و ضخامتی برابر با ۱۰۰۰ سال نوری است . هاله کهکشان دارای قطری تا ۵۰۰۰۰ سال نوری است. منظومه شمسی (شامل ابر اوپتیک-اورت) با عرضی برابر با سه سال نوری نسبتا کوچک به نظر می‌رسد. خورشید با سرعتی حدود ۲۲۰ کیلومتر (۱۳۵ مایل) در ثانیه ، مرکز کهکشان را در مدت زمانی حدود ۲۵۰ میلیون سال دور می‌زند. تا کنون خورشید ۱۵ تا ۲۰ دور به گرد هسته کهکشان چرخیده است.

کهکشانی که ما زمینیان در آن زندگی می کنیم .این کهکشان به شکل نوار درخشانی که آسمان را دور می زند وبا استوای سماوی ۶۳ درجه زاویه می سازد در شبهای تاریک بدون ماه با چشم غیر مسلح دیده می شود. .ضخامت این نوارکه درحقیقت مقطع کهکشان از دید خورشید می باشد نامنظم بوده ومقدار پهنای آن بین ۳ تا ۳۰ درجه متفاوت است.روشنایی وپهنای نوار کهکشان در سمت صورت فلکی قوس بیشتر می باشد ودر شبهای تابستان بیشتر خودنمایی می کند دلیل این مسئله این است که مرکز کهکشان راه شیری در این سمت قرار دارد وزمانی که به صورت فلکی قوس نگاه می کنیم در واقع به قسمتهای درونی آن نگاه می کنیم که تعداد ستارگان وسحابیهای آن بیشتر است. کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی با چند بازو می باشد.حتی بایک تلسکوپ کوچک می توان میلیونها ستاره آنرا مشاهده کرد که البته این ستارگان همه متعلق به بازوی جبار( یا بازوی محلی) هستند علاوه بر این بازو دو بازوی قوس وبرساووشی نیز وجود دارد.. بی نظمی هایی که در کهکشان مشاهده می کنیم ناشی از وجود ابرهای گازی وغباری تیره کننده(سحابی تاریک) هستند

تعداد ستاره های کهکشان راه شیری بین ۲۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد تخمین زده شده است.

قطر آن در حدود ۱۰۰۰۰۰ سال نوری می باشدمطالعات رادیویی باتوجه به توزیع ابرهای هیدروژنی نشان داده اند که از نوع مارپیچی بوده ودر رده بندی هابل از نوع Sb یا Sc می باشد.بعضی مشاهدات نشان می دهند که ازنوع کهکشانهای میله ای مانند M61 یا M83 می باشد. قرص کهکشان شامل سحابیهای پخشی ٬ستاره های جوان٬
خوشه های باز و…….می باشد درحالیکه هاله کهکشان در برگیرنده ستارگان پیر و شامل حدود ۲۰۰ خوشه کروی است که از این تعداد حدود ۱۴۱ عدد را به خوبی شناسایی کرده ایم.

کهکشان راه شیری به همراه دو کهکشان مارپیچی آندرومدا و کهکشان مثلثی وحدود سی کهکشان کوتوله خوشه محلی کهکشانی را تشکیل داده اند.کهکشانهای کوتوله حول سه کهکشان بزرگ مجموعه در حال چرخش بوده ودر حقیقت اقمار این کهکشانها به حساب می آیند.

خورشید بهمراه منظومه خود در فاصله حدود ۲۶۰۰۰ تا ۲۸۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان قرار دارد وهر ۲۵۰ میلیون سال یکبار حول مرکز آن می چرخد.با بررسی ۲۸ ستاره که در نزدیکی مرکز کهکشان قرار دارند مشخص شده که سیاهچاله ای با جرم حدود ۴ میلیون برابر جرم خورشید در آنجا قرار دارد.

 
 

 
جرم کهکشان راه شیری

با توجه به قانون سوم کپلردرباره دو جسمی که دور هم می چرخند که در آن بیان می شود جرم جسم بزرگتر(که در اینجا همان کهکشان راه شیری است) بر حسب جرم خورشید برابر است با حاصل تقسیم توان سوم اندازه مدار جسم کوچکتر(که در اینجا خورشید است) بر حسب واحد نجومی بر توان دوم دوره چرخشی آن بر حسب سال وبا توجه به اینکه خورشید در فاصله حدود ۸۰۰۰ پارسکی(هرپارسک حدود ۲۰۶۰۰۰ واحد نجومی است) از مرکز کهکشان قرار دارد ودوره چرخش آن بدور مرکز کهکشان در حدود ۲۲۵ میلیون سال است،جرم کهکشان در حدود ۹۰ میلیارد برابر جرم خورشید بدست می آید.

این عدد با متمرکز کردن جرم تمام موادی از کهکشان که درون مدار خورشید قرار دارند در مرکز کهکشان بدست آمده است.طبیعی است که مقداری از جرم کهکشان هم در بیرون از مدار خورشید قرار دارد.یعنی این عدد، جرم این مواد را نشان نمی دهد.برای اندازه گیری جرم کل کهکشان از اندازه گیری سرعت ستاره وگازهایی که در فواصل دوری از مرکز کهکشان قرار دارند استفاده می شود.دانشمندان متوجه شده اند که موثر ترین راه اندازه گیری جرم کهکشان مطالعات در طول موجهای رادیویی است چرا که این امواج کمتر تحت تاثیر گازها وغبارهای درون کهکشانی هستند وبا مطالعه آنها می توان به مشاهده مواد دورتری پرداخت.با این روش دانشمندان توانسته اند به نموداری از جرم موادی که در فواصل متفاوتی از مرکز کهکشان هستند دست پیدا کنند.این نمودار با نام نمودار چرخشی شناخته می شود.با کمک این نمودار آشکار شده که جرم کهکشان در محدوده ۱۵۰۰۰ پارسکی از مرکز کهکشان در حدود ۲۰ میلیارد برابر جرم خورشید است.این گستره خوشه های کروی وبازوهای کهکشان را نیز در بر می گیرد.ممکن است تصور کنید برای اجرامی که فاصله آنها تا مرکز کهکشان از این فاصله بیشترباشد مطابق آنچه در منظومه شمسی رخ می دهد سرعت آنها رو به کاهش باشد.بر اساس اندازه گیری ها مشخص شده که اینطور نیست،یعنی سرعت این اجرام از آنچه که پیش بینی می شده بیشتر است بنابراین باید جرم بزرگتری در فواصل دورتری از ۱۵۰۰۰ پارسکی مرکز خورشید وجود داشته باشد.اکنون این جرم به وجود یک هاله تاریک(Dark halo) نسبت داده شده است.اکنون می دانیم که بیشترین جرم کهکشان ناشی از همین هاله تاریک است.امابه راستی این هاله تاریک از چه ماده ای تشکیل شده است؟در نظر داشته باشید واژه تاریک به این معنا نیست که در محدوده دیدگانی طیف مشاهده نمی شوند بلکه این مواد در کل محدوده طیفی( از گاما تا رادیویی) قابل کشف نیستند.تنها بخاطر اثرات گرانشی آنهاست که به وجود آنها پی برده ایم.این ماده تاریک نه از مولکولهای هیدروژن ونه از مواد ستاره ای معمولی تشکیل شده است.سیاهچاله های با جرم ستاره ای،اجرام ماکو(MACHO) که شامل کوتوله های قهوه ای(ستارگانی که بدلیل جرم کم نتوانسته اند واکنش های هسته ای را شروع کنند)،کوتوله های سفید و
کوتوله های ضعیف وکم جرم قرمز می باشد از کاندیداهای مورد نظر می باشند.در حال حاضر گزینه ذرات زیر اتمی نیز به فهرست مواد تشکیل دهنده ماده تاریک اضافه شده است.این ذرات باید دارای جرم بوده ولی برهم کنش بسیار ناچیزی با مواد معمولی داشته باشند.یک رده از این مواد با نام ذرات جرم دار با برهمکنش ضعیف یا (Weakly Interacting Massive Particles)WIMP شناخته می شوند.بسیاری از دانشمندان عقیده دارند این مواد در لحظات اولیه شکل گیری کیهان به مقدار بسیار زیاد آفریده شده اند.آشکار سازی این ذارات بدلیل واکنش ناچیز بسیار دشوار است وتاکنون چندین آزمایش برای به گیر اندازی آنها ناموفق بوده است.

   اجداد ما نیز هزاران سال پیش به وجود این نوار نقره ای رنگ در آسمان پی بردند . بسیاری از اقوام باستان بر این باور بودند که این نوار راهی است که در گذشتگان با عبور از آن به جهان دیگر مهاجرت می کنند . اقوامی دیگر اعتقاد داشتند که این نوار ، پدیده ای الهی است که شبها خود را محافظانه بر روی جامعه بشریت می گستراند .

هرکول نیز ، با کهکشان راه شیری ارتباط داده می شود . می گویند خداوند ” هرمس ” در ماموریتی از جانب زئوس هرکول نوزاد را بر سینه الاهه ” هرا ” که خفته بود گذاشت . نوزاد با تغذیه از این شیر خدایی چنان قوی و قدرتمند شد که در میان فنا پذیران مثل و مانند نداشت . وقتی که ” هرا ” از خواب بیدار شد ، هرکول کوچک را با شدت و سرعت از سینه خود جدا کرد ، شیر او تا دور دستها ی آسمان پاشید و راه شیری را به وجود آورد .

مارپیچی مسدود شده

احتمالاً می دانید که راه شیری کهکشانی مارپیچ و احتمالاً زیباترین نوع کهکشان است. آنها بازوهای بسیار بزرگ و با عظمتی دارند که از یک قطب مرکزی یا توده ای ستاره درخشان بیرون می آید. مارپیچ های آن ظاهری خارق العاده دارند: یک سد مستطیل شکل از ستاره ها در مرکز به جای یک کره و بازوها از دو انتهای سد پرتو می افکنند. ستاره شناسان به این سد، حائل می گویند و ما یکی از اینها را داریم. در واقع، سد ما واقعاً بزرگ است. این سد با طولی برابر با ۲۷ هزار سال نوری از اکثر سدها بزرگتر است.

سیاهچاله ای در قلب راه شیری

درست در قلب کهکشان یک دیو زندگی می کند: یک سیاه چاله. می دانیم که به خاطر تاثیر گرانش آنجا قرار دارد و ستاره های نزدیک مرکز کهکشان با سرعتی فوق العاده به دور آن می گردند. سیاهچاله مرکزی کهکشان راه شیری با نام کمان ای* (Sagittarius A*, Sgr A) وزنی حدود ۴ میلیون برابر خورشید ما دارد و دهانه افق رویداد سیاهچاله ای آن تنها ۸ میلیون مایل یعنی کوچکتر از مدار چرخش عطارد به دور خورشید است که در فاصله ی ۲۷ هزار سال نوری از ما واقع شده است. با اینکه بسیار بزرگ است اما به یاد داشته باشید که خود کهکشان ۲۰۰ میلیارد برابر حجم خورشید است، به همین دلیل در واقعیت سیاهچاله در مرکز فقط یک شکاف کوچک از حجم کلی کهکشان است و هیچ خطر سرازیر شدن در آن برای ما وجود ندارد.


تصویری از موقعیت سیاهچاله ی کمان ای* در مرکز کهکشان راه شیری

موقعیت زمین در کهکشان

زمین در فاصله ی ۲۷۰۰۰ سال نوری از سیاهچاله ی مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد. زمین کره ای است به قطر ۱۲۷۳۰ کیلومتر؛ و یکی از ۸ سیاره منظومه شمسی است که به گرد خورشید می چرخد؛ خورشید ستاره ای است به قطر نزدیک ۱٫۵ میلیون کیلومتر، در حالی که زمین نزدیک به ۱۵۰ میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد. نزدیک ترین ستاره بعد از خورشید به ما ستاره ای است به نام پروکسیما ـ قُنطورس در فاصله ۴٫۳ سال نوری از ما. این فاصله به قدری زیاد است که حتی با پیشرفته ترین فضاپیماهای امروزی حدود ۵۰ هزار سال طول می کشد تا فاصله زمین تا پروکسیما ـ قنطورس را طی کنیم. خورشید و پروکسیما ـ قنطوری هر دو ستاره هایی معمولی در مجموعه بزرگی از ستاره ها به نام کهکشان هستند.


تا اینجای کار هنوز در کهکشان راه شیری هستیم. اگر از کهکشان راه شیری خارج شویم، کهکشان های مشابه متعددی را در اطراف خود خواهیم دید. کهکشان آندرومدا، ابرهای ماژلانی کوچک و بزرگ، کهکشان مثلث، کهکشان M32 و ۱۱۰ M و چند کهکشان دیگر که در فضای بی انتها فاصله نزدیک تری تا راه شیری دارند و همسایگان ما در فضا به شما می آیند. اخترشناسان، کهکشان راه شیری و همسایگانش را در گروهی به نام گروه محلی طبقه بندی می کنند. گروه محلی کهکشان ها همراه چند گروه کهکشانی دیگر تشکیل خوشه کهکشانی به نام خوشه سنبله را می دهد. خوشه کهکشانی سنبله نیز همراه چند خوشه کهکشانی دیگر تشکیل اَبَرخوشه سنبله را می دهد. اخترشناسان امروزه کیهان را مجموعه ای در حال انبساط می دانند که از میلیون ها میلیون کهکشان تشکیل شده است.

 

 

کهکشان راه شیری بخشی از ابر خوشه ای با صدهزار کهکشان

تیمی از ستاره شناسان طبق کشفیات خود مشخص کردند که کهکشان راه شیری ما بخشی از یک ابر خوشه عظیم از کهکشان هایی است که لقب لانیکیا (Laniakea) به آنها داده شده است. این کشف، مرزهای همسایگی کهکشان ما را طبقه بندی می کند و ارتباط ناشناخته قبلی بین خوشه های کهکشانی مختلف در جهان محلی را بخوبی نشان می دهد. ابرخوشه لانیکیا
که در زبان هاوایی به معنای آسمان بیکران است، ۵۲۰ میلیون سال نوری قطر دارد و جرمی معادل یکصد میلیون میلیارد خورشید دارد، این گستره شامل یک صدهزار کهکشان در همه جهات است.


در این تصویر محل قرار گیری کهکشان راه شیری را در ابر خوشه عظیم لانیکیا مشاهده می کنید. هر ذره سفید نشان دهنده کهکشان های همسایه ماست.

بخش کوچکی از کهکشان را می توان با چشم غیر مسلح دید

وقتی در یک شب تاریک بیرون بروید، هزاران ستاره را در آسمان خواهید دید. اما راه شیری ۴۰۰ میلیارد ستاره در خود دارد. شما فقط یک بخش خیلی خیلی کوچکی از تعداد ستاره هایی که به دور این کهکشان هستند را می بینید. در این تصویر که کل کهکشان را نشان می‌دهد، به نمایش این تفاوت‌ها پرداخته است. حلقه زرد رنگ با فاصله ی ۱۶ هزار سال نوری دورترین فاصله ی یک ستاره است که با چشم غیر مسلح در آسمان شب می توان مشاهده کرد.


همه ستارگان قابل مشاهده با چشم غیر مسلح در آسمان شب در حلقه زرد هستند.

۹۰
درصد آن نامرئی است

وقتی به حرکت ستاره ها در کهکشان خودمان نگاه می کنید، می توانید با کمی کمک گرفتن از ریاضی و فیزیک مقدار توده های کهکشان را تعیین کنید. حتی می توانید تعداد ستاره های موجود در کهکشان را حساب کرده و حجم آنها را بدست بیاورید. مشکل اینجاست که هیچ دو عددی با هم تطابق ندارند: ستاره ها (و سایر چیزهای مرئی مثل گاز و گرد) فقط ۱۰ درصد حجم کهکشان را تشکیل می دهند. پس ۹۰ درصد بقیه کجاست؟


تصویر موزائیکی کهکشان راه‌شیری از دید ما در روی زمین

هر چه که هست، حجم دارد اما نمی درخشد. به همین خاطر به آن ماده تاریک
می گوییم چون هیچ واژه مناسب تری برای آن پیدا نکردیم. می دانیم که این ماده با اثر گرانشی خود مشخص می شود اما این ماده در واقع، ستاره های مرده، سیاره های طرد شده، گاز سرد و نیستند و آنچه که باقی می ماند بسیار عجیب است. اما می دانیم که واقعی است و وجود دارد. فقط نمی دانیم که چیست و از چه تشکیل شده است.

ادغام راه شیری و آندرومدا

دانشمندان با محاسبات کیهانی دریافتند، کهکشان آندرومدا با سرعت ۴۰۰ هزار کیلومتر بر ساعت به کهکشان راه شیری نزدیک میشود، بنابراین آندرومدا یکی از معدود کهکشان‌های انتقال به آبی است و در نهایت در ۴ میلیارد سال دیگر با کهکشان ما ادغام و تبدیل به یک کهکشان می شود. پس از برخورد با یکدیگر یک کهکشان غول‌پیکر بیضوی را شکل خواهند داد. این‌گونه اتفاقات در گروه‌های کهکشانی به دفعات تکرار می‌شوند. لازم به ذکر است عامل نزدیک شدن کهکشانها کشش گرانشی متقابل آنهاست در نتیجه انبساط کیهان نمی تواند مانع این ادغام شود، انبساط کیهانی فقط در مقیاسهای بزرگ قابل تشخیص است و در خوشه ها و کهکشانهای نسبتا نزدیک به هم تاثیر چندانی روی حرکت و ادغام
آنها نخواهد داشت.


کهکشان آندرومدا با سرعت ۴۰۰ هزار کیلومتر بر ساعت به کهکشان راه شیری نزدیک می شود و در نهایت در ۴ میلیارد سال دیگر با هم یک کهکشان بیضوی بزرگ را تشکیل می دهند.

بلعیدن کهکشان های اطراف

بیشتر کهکشان های کوچک با جمع آوری گازی که در درون آن به ستاره تبدیل خواهند شد رشد می کنند. کهکشان راه شیری ما نیز انتظار می رود با خوردن کهکشان های کوچکتر رشد کند. راه شیری مدت زیادی است که با کهکشان های دیگر ادغام نشده اما شما می توانید باقیمانده کهکشان های قدیمی خورده شده را در آن مشاهده نمایید. همچنین راه شیری به سوی خوردن کهکشان های بزرگتر و ابرهای ماژلانی کوچک و بزرگ در چند میلیارد سال آینده پیش می رود. در ۵ میلیارد سال آینده کهکشان راه شیری و آندرومدا نیز با هم ادغام یک کهکشان گسترده تر را تشکیل خواهند داد. کهکشان هایی که بزرگ می شوند و رشد می کنند جاذبه بیشتری دارند، در نتیجه راحت تر می توانند کهکشان های همسایه خود را به طرف خودشان بکشند. دلیل توقف ستاره سازی در کهکشان های عظیم بازخوردهای حوادث شدید در ناحیه مرکزی بسیار روشن در مرکز کهکشان است که بعنوان یک هسته فعال کهکشانی تصور می شود و این هسته آشپزخانه ی گازها است که مانع از شکل گیری ستاره ها می شود.


تصویری از کهکشان های گروه محلی در اطراف راه شیری

فضایی ها کهکشان ما را چطور می بینند؟

مطالعات ستاره شناسان روی این مسئله متمرکز شده است که از بیرون کهکشان ما چگونه و با چه رنگی دیده می شود، محققان رنگ سفید را پیشنهاد کرده اند که البته در مواقع طلوع یا غروب خورشید طیف های خاصی به سفید اضافه می شود. به گفته دکتر جفری نیومن (Dr. Jeffrey Newman) بهترین رنگ برای کهکشان راه‌شیری
بدلیل سن متوسط این کهکشان و قرار گیری در بین کهکشان های جوان و پیر سفید است. اجداد ما هنگامی که در آسمان نوار کهکشان ما را که به چشم انسان به رنگ شیری دیده می‌ شد را می‌دیدند، این اسم را به آن دادند. چون  چشم انسان در طول‌موج های بلند حساسیت کمی به تشخیص رنگ دارد. قسمت‌هایی از کهکشان راه‌شیری به رنگ زرد یا قرمز است و در بعضی قسمت‌ها آبی، ولی چشم نمی‌تواند شدت رنگ قرمز دیده می شود.

قدیمی ترین ستارگان در مرکز کهکشان راه شیری

یک تیم بین المللی از ستاره‌شناسان استرالیایی
موفق به کشف قدیمی‌ترین ستارگان مشاهده شده تاکنون شده‌اند که به زمان پیش از شکل‌گیری کهکشان راه شیری که جهان تنها ۳۰۰ میلیون سال داشت، برمی‌گردند. لوییز هاوز از اعضای این تحقیق می‌گوید: « این ستاره‌های باستانی جزو قدیمی‌ترین ستاره‌های باقی مانده در جهان هستند و قطعا قدیمی‌ترین ستاره‌هایی هستند که تاکنون مشاهده کرده ایم.» هاوز می‌گوید این ستاره‌ها، قدیمی‌تر از راه شیری بوده و احتمالا کهن‌ترین اجرام آسمانی هستند که بشر تاکنون کشف کرده است. این ستارگان که در نزدیکی مرکز راه شیری شناسایی شده‌اند، بطور عجیبی خالص هستند اما از ماده یک ستاره قدیمی‌تر برخوردارند که طی انفجاری عظیم موسوم به فرانواختر(hypernovae) از بین رفته است.

دانشمندان به صورت جداگانه ۱۴،۰۰۰ ستاره را مورد بررسی قرار دارند، از بین آنها ۹ ستاره کاندید قدیمی ترین ستارگان بودند که از سطوح پایین ِ کربن، آهن و سایر عناصر سنگین برخوردارند که نشان می‌دهد ستارگان اولیه احتمالا به عنوان ابرنواختر عادی منفجر نشده‌اند. پروفسور مارتین آسپلوند، رهبر ارشد این پروژه اظهار کرد: « کشف چنین ستارگان نادری در میان میلیاردها ستاره در مرکز راه شیری مانند یافتن یک سوزن در انبار کاه بود

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *