دانستنی کهکشان ها | نحوه به وجود آمدن، انواع، تعداد و هر آنچه باید بدانید-پارت4

[seon-ho]

نزدیک ترین کهکشان ‌به راه شیری​

کهکشان‌های کوچک مثل ابرهای ماژلانی بزرگ و کوچک از نزدیک‌ترین کهکشانها به راه شیری هستند. با اینکه کهکشان‌های کوچک و کوتوله‌ی متعددی به راه شیری نزدیک هستند، کهکشان آندرومدا نزدیک‌ترین کهکشان مارپیچی بزرگ به راه شیری است. کهکشان آندرومدا درخشان‌ترین شیء آسمان شب است که در فاصله‌ی ۲.۵ میلیون سال نوری از زمین قرار دارد؛ یعنی دورترین شئیی که انسان می‌تواند با چشم غیرمسلح ببیند.
ستاره‌شناس‌ها گاهی اندرومدا را Messier 31 یا M31 می‌نامند. آندرومدا سی و یکمین شیء از فهرست مشهوری است که توسط ستاره‌شناس فرانسوی چارلز مسیه (۱۷۳۱-۱۸۱۷) تحلیل شدند. امروزه ستاره‌شناسان آماتور می‌توانند با تلسکوپ‌ها و دوربین‌های دوچشمی این کهکشان‌ها را ببینند. قطر آندرومدا هم مانند راه شیری به ۱۰۰ هزار سال نوری می‌رسد.

کهکشان راه شیری​

کهکشان راه شیری خانه‌‌ی ماست و به همین دلیل بیشترین اهمیت پژوهشی را دارد. با نگاهی به آسمان شب می‌توانید نواری از نور را ببینید که بسیاری از باستانی‌ها آن را رودخانه‌، شیر یا مسیر می‌نامیدند. این خط جذاب نور در واقع مرکز کهکشان راه شیری است که از بازوهای خارجی آن دیده می‌شود.
درک ساختار راه شیری اندکی چالش‌برانگیز است. منظومه‌ی شمسی درست در لبه‌های خارجی یکی از بازوهای راه شیری قرار دارد. موقعیت خورشید در دیسک کهکشانی احاطه‌شده با غبار یکی از موانع رصد ساختار راه شیری است. راه شیری کهکشانی مارپیچی میله‌ای با قطر ۱۰۰ هزار سال نوری است. اگر از بالا به شکل آن نگاه کنید شاهد برآمدگی مرکزی خواهید بود که با چهار بازوی مارپیچی بزرگ احاطه شده است. کهکشان‌های مارپیچی دو سوم کهکشان‌های جهان را تشکیل می‌دهند.
کهکشان مارپیچی میله‌ای برخلاف کهکشان مارپیچی معمولی شامل ساختاری میله‌مانند در بخش مرکزی است و دو بازوی اصلی دارد. راه شیری هم دارای دو بازوی کوچک و همچنین دو توالی کوچک‌تر است. یکی از توالی‌ها که بازوی اوریون نامیده می‌شود حاوی خورشید و منظومه‌ی شمسی است. بازوی اوریون بین دو بازوی بزرگ پرسوس و ساگیتاریوس قرار دارد.
راه شیری به صورت پیوسته در حال چرخش است. بازوهای آن در فضا حرکت می‌کنند و خورشید و منظومه‌ی شمسی هم همراه با آن حرکت می‌کنند. منظومه‌ی شمسی با سرعت میانگین ۸۲۸ هزار کیلومتر بر ساعت در فضا حرکت می‌کند که حتی با وجود این سرعت بالا ۲۳۰ میلیون سال طول میکشد تا کل راه شیری را طی کند.

قوس راه شیری در پهنه‌ی آسمان شب. این تصویر ترکیبی پاناروما در رصدخانه‌ی پارانال در شمال شیلی به ثبت رسیده است
راه شیری با هاله‌‌ای عظیم از گاز داغ احاطه شده است که تا صدها هزار سال نوری کشیده شده است. این هاله‌ی گازی به‌اندازه‌ی کل ستاره‌های راه شیری سنگین است و مانند خود راه شیری با سرعت بالایی در حال چرخش است. بازوهای مارپیچی در اطراف مرکز کهکشان حاوی مقادیر زیادی گاز و غبار هستند. ستاره‌های جدیدی به صورت پیوسته در این بازوها شکل می‌گیرند. این بازوها را دیسک کهکشانی می‌نامند. ضخامت دیسک کهکشانی تنها ۱۰۰۰ سال نوری است.

نمودار موقعیت خورشید در راه شیری
در مرکز کهکشان برآمدگی کهکشانی قرار دارد. قلب راه شیری مملو از گاز، غبار و ستاره است. گاز و غبار موجود در این برآمدگی به‌قدری ضخیم است که نمی‌توانید آن سوی آن را ببینید. براساس فرضیه‌ها، سیاهچاله‌ای غول آسا در مرکز راه شیری قرار دارد که میلیاردها برابر سنگین‌تر از خورشید است. این سیاهچاله‌ی کلان‌جرم در ابتدا کوچک بود؛ اما با تغذیه از گاز و غبار اطراف به مرور زمان بزرگ‌تر شد. گرچه سیاهچاله‌ها به صورت مستقیم دیده نمی‌شوند می‌توان آن‌ها را براساس آثاری که در اطراف خود به جای می‌گذارند شناسایی کرد. اغلب کهکشان‌های جهان حاوی سیاهچاله‌ای در مرکز خود هستند.
منظومه‌ی شمسی در فاصله ۳۰ هزار سال نوری از مرکز راه شیری قرار دارد
راه شیری شامل بیش از ۲۰۰ میلیارد ستاره است و به‌اندازه‌ی کافی گاز و غبار در آن وجود دارد تا میلیاردها ستاره‌ی دیگر متولد شوند. منظومه‌ی شمسی درست در فاصله‌ی ۳۰ هزار سال نوری از مرکز راه شیری و ۲۰ سال نوری بالای صفحه‌ی کهکشانی قرار دارد. زمین و همسایه‌های آن در صفحه‌ی کهکشانی قرار ندارند و دارای انحراف ۶۳ درجه‌ای نسبت به آن هستند.
بیش از نیمی از ستاره‌های کشف شده در راه شیری کهنسال‌تر از خورشید ۴.۵ میلیارد ساله هستند. کهکشان‌هایی مثل راه شیری معمولا در حدود ده میلیارد سال پیش دستخوش انفجار تولد ستاره‌ای شدند. در آن زمان مجموعه‌ی عظیمی از ستاره‌ها متولد شدند. متداول‌ترین ستاره‌های راه شیری، کوتوله‌های سرخ هستند. ستاره‌های سردی که یک دهم خورشید جرم دارند.

رصد کهکشان‌ها​

دموکریت، فیلسوف یونانی در ابتدا پیشنهاد داد که نوار درخشان آسمان شب موسوم به راه شیری حاوی ستاره‌های دوردست است. بااین‌حال، ارسطو معتقد بود راه شیری بر اثر آتش گرفتن برخی ستاره‌های عظیم به وجود آمده است. ابن هیثم (۹۶۵-۱۰۳۷ میلادی) اولین تلاش‌ها را برای رصد و اندازه‌گیری اختلاف منظر راه شیری انجام داد و به این نتیجه رسید که از آنجا که راه شیری هیچ اختلاف منظری ندارد باید بسیار از زمین دور باشد و متعلق به جو زمین نیست.
ابوریحان بیرونی، ستاره‌شناس ایرانی (۹۷۳-۱۰۴۸ میلادی) معتقد بود کهکشان راه شیری مجموعه‌ای از بی‌شمار ستاره‌های سحابی مانند است. ابن باجه ستاره‌شناس اندلسی هم معتقد بود راه شیری از ستاره‌های زیادی تشکیل شده است که در نزدیکی یکدیگر قرار دارند و به‌دلیل پدیده‌ی شکست نور مانند تصویری پیوسته به‌نظر می‌رسند.
مقاله‌‌های مرتبط:

• ماده تاریک کهکشان راه شیری کجا است؟
• شاید سیاهچاله‌ای در مرکز راه شیری وجود نداشته باشد

اثبات واقعی راه شیری در سال ۱۶۱۰ میلادی ارائه شد؛ یعنی زمانی که گالیلئو گالیله از تلسکوپی برای بررسی آن استفاده کرد و متوجه شد راه شیری ترکیبی از تعداد زیادی ستاره‌های کم نور است. در سال ۱۷۵۰ میلادی، توماس رایت ستاره‌شناس انگلیسی در اثر خود با عنوان نظریه‌ی اصلی یا فرضیه‌ی جدید جهان به درستی به بدنه‌ی چرخانی شامل بی‌شمار ستاره اشاره کرد که بر اثر نیروهای گرانشی کنار هم نگه داشته شده‌اند.

پژوهش‌های مدرن​

در اوایل سده‌ی ۱۹۰۰ میلادی، بسیاری از ستاره‌شناسان تصور می‌کردند کل جهان در کهکشان راه شیری قرار دارد. برخی دیگر مثل هارلو شیپلی دانشمند و سرپرست رصدخانه‌ی کالج هاروارد معتقد بودند حباب‌های مارپیچی‌شکل گاز و غباری وجود دارد و آن‌ها را جهان‌های جزیره‌ای نامید.
در سال ۱۹۲۴ بود که ادوین هابل برای اولین بار چند ستاره‌ی تپنده به نام متغیرهای قیفاووسی را کشف کرد و متوجه شد این ستاره‌ها خارج از محدوده‌ی راه شیری قرار دارند. این اجرام نجومی مجموعه‌های منحصربه‌فردی از ستاره‌ها در فواصل دوردست از کهکشان راه شیری بودند.
هابل پس از اندازه‌گیری مسافت‌ها، به اندازه‌گیری اثر داپلر پرداخت که به میزان کشیده‌شدن نور کهکشان‌ها به‌دلیل حرکت گفته می‌شود. او متوجه شد کهکشان‌های اطراف راه شیری با سرعت‌های باورنکردنی در حال دور‌شدن از ما هستند. هرچقدر کهکشان‌ها دورتر باشند، سریع‌تر می‌گریزند. به همین دلیل هابل متوجه شد کل جهان در حال انبساط است و سال‌ها بعد ستاره‌شناسان متوجه افزایش سرعت این انبساط شدند.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

تصاویر ثبت‌شده از تلسکوپ فضایی هابل

پژوهش‌های نوظهور کهکشانی​

در سال‌های اخیر، ستاره‌شناسان به ردیابی کهکشان‌ها و تکامل آن‌ها با ماده‌ی تاریک پرداختند. ماده‌ی تاریک و انرژی تاریک همراه با یکدیگر بیشترین بخش جرم و انرژی جهان را تشکیل می‌دهند؛ اما اثبات وجود آن‌ها دشوار است زیرا تنها می‌توان آثاری را که بر اجرام دیگر می‌گذارند شناسایی کرد.
ستاره‌شناس‌ها در سال ۲۰۱۷ دو کهکشان عظیم از جهان کهن را کشف کردند که در دریایی از ماده‌ی تاریک شکل گرفته بودند. اندازه‌ی بزرگ این کهکشان‌ها این پرسش‌ها را به وجود آورد که آیا کهکشان‌ها کهکشان‌ها به مرور زمان بزرگ‌تر می‌شوند یا فرایند دیگری عامل این پدیده است. تنها چند ماه پس از کشف، ستاره‌شناسان گروهی از کهکشان‌ها را پیدا کردند که به صورت هماهنگ در الگویی که تنها توصیف آن با ماده‌ی تاریک ممکن است، به دور هم می‌چرخیدند.
در سال ۲۰۱۸، گروهی از پژوهشگرها پس از کشف کهکشانی به نام NGC 1052-DF2 متوجه شدند ماده‌ی تاریک این کهکشان نسبت به مدل‌های موجود ۴۰۰ برابر کمتر است که می‌تواند مدل‌های تکامل کهکشانی را تغییر دهد. بااین‌حال، نتایج این بررسی هنوز بحثبرانگیز و تحت بررسی هستند. نقشه‌های دوره‌ای کهکشانی به‌کمک فناوری پیشرفته به دانشمندان اجازه دادند کهکشان‌هایی را شناسایی کنند که رصد آن‌ها در گذشته دشوار بود و به داده‌های بیشتری درباره‌ی تکامل، اندازه و شکل کهکشان‌ها برسند.