کهکشان چیست و از کهکشان راه شیری چه می دانید؟

کهکشان راه شیری (Milky Way) یک سیستم مارپیچی بزرگ متشکل از چند صد میلیارد ستاره است که یکی از آنها خورشید است. کهکشان توصیفی برای تعداد زیادی ستاره ، گازها و گرد و غباری است که توسط نیروی جاذبه در کنار هم قرار گرفته اند. تعداد کهکشان های جهان بیشمار است و ما فقط  ۳ کهکشان ابرهای ماژلانی بزرگ و کوچک و کهکشان آندرومدا را از سطح زمین بدون تلسکوپ می بینیم.

شاید اولین بار با سوال کهکشان راه شیری چیست در درس علوم کلاس چهام برخورد کرده باشید . زمین در کهکشان راه شیری قرار دارد اما منجمان درک کاملی از ماهیت سیستم های ستاره ای خارجی ندارند. زیرا یک لایه ضخیم از غبار بین ستاره ای بخش بزرگی از کهکشان را از دید تلسکوپ های نوری پنهان می کند و ستاره شناسان این بخش ها را فقط با کمک رادیو تلسکوپ های مادون قرمز بررسی می کنند  که می تواند تابش های نفوذی در ماده پنهان را تشخیص دهد. برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه کهکشان راه شیری در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه ما باشید.

علت نامگذاری کهکشان راه شیری چیست؟

نام کهکشان راه شیری از صورت  نواری شکل درخشان این کهکشان گرفته شده است که یونانیان آنرا به دلیل سفیدی در شب راه شیری نامیدند. این کهکشان یک حلقه بیضوی است که از ستارهای بیشمار و ابرهای گازی تشکیل شده که از وسط آسمان می گذرد البته این نمای کهکشان راه شیری ازسطح زمین است.

در رابطه با پیدایش کهکشان راه شیری محققان بر این باورند که حدود ده میلیارد سال پیش کهکشان راه شیری با کهکشان بزرگتری به نام گایا انسلادوس ادغام شده و به شکل کنونی درآمده است. بطور کلی این احتمال وجود دارد که  کهکشان‌ های بزرگ در نتیجه ادغام کهکشان‌ های کوچک ‌تر به وجود آمده باشند.

ساختار تشکیل دهنده کهکشان راه شیری

اگرچه بیشتر ستاره های کهکشان یا به صورت ستاره های منفرد مانند خورشید یا به عنوان ستاره های دوتایی وجود دارند ، اما گروه های مشهود و خوشه های ستاره ای بسیاری وجود دارند که ده ها تا هزاران عضو دارند. این اجرام آسمانی را می توان به سه گروه تقسیم کرد: خوشه های کروی ، خوشه های باز و تجمعات ستاره ای. آنها در درجه اول از نظر سن و تعداد ستاره های عضو با یکدیگر تفاوت دارند.

خوشه های کروی

بزرگترین و عظیم ترین خوشه های ستاره ای خوشه های کروی هستند که به دلیل شکل ظاهری تقریباً کروی آنها را اینگونه نامگذاری کرده اند. کهکشان راه شیری حاوی بیش از ۱۵۰ خوشه کروی است (به دلیل تاریک شدن قسمت هایی از کهکشان با گرد و غبار که احتمالاً از مشاهده برخی خوشه های کروی جلوگیری می کند ، تعداد دقیق آنها نامشخص است). آنها در یک هاله تقریبا کروی در اطراف کهکشان راه شیری مرتب شده اند ، بخش کم تراکم آنها به سمت صفحه کهکشانی است اما تراکم زیادی به سمت مرکز دارند. البته توزیع شعاعی آنها هنگامی که به عنوان تابعی از فاصله مرکز كهكشان ترسیم می شود ، با یك عبارت ریاضیاتی قابل توضیح است

خوشه های کروی اجسام بسیار درخشانی هستند. درخشندگی متوسط آنها معادل تقریباً ۲۵۰۰۰ خورشید است. درخشان ترین آنها حتی ۵۰ برابر روشن تر است. جرم خوشه های کروی که با تعیین پراکندگی در سرعت تک ستاره ها اندازه گیری می شود ، از چند هزار تا بیش از ۱،۰۰۰،۰۰۰ جرم خورشید است. این خوشه ها بسیار بزرگ هستند و قطر آنها از ۱۰ تا ۳۰۰ سال نوری اندازه گیری می شود. اکثر خوشه های کروی در مراکز خود بسیار متمرکز هستند شبیه کره های گازی ایزوترمال که ارتباط آنها با کهکشان قطع شده است.

خوشه های باز

خوشه های کوچک تر و کم جرم تر از خوشه های کروی در صفحه کهکشان با اکثر ستارگان سیستم از جمله خورشید مخلوط شده اند. این اجرام آسمانی خوشه های باز هستند زیرا دارای ظاهری شل و بازتر از خوشه های کروی معمولی هستند.

خوشه های باز بسیار مشابه ستاره های جوان در کهکشان توزیع می شوند. آنها در امتداد صفحه کهکشان متمرکز شده اند و به سمت خارج از تعداد آنها کاسته می شود. توزیع گسترده این خوشه ها را نمی توان مستقیماً شناخت زیرا وجود آنها در صفحه راه شیری به این معنی است كه گرد و غبار مناطقی را كه بیش از چند هزار سال نوری از خورشید فاصله دارند پنهان می كند.

برخی شواهد نشان می دهد که خوشه های باز جوان متراکم تر در بازوهای مارپیچی کهکشان قرار دارند حداقل در نزدیکی خورشید این بازوها قابل تشخیص هستند.

درخشان ترین خوشه های باز نسبتاً درخشان تر از خوشه های کروی کم نور هستند. به نظر می رسد اوج درخشندگی مطلق آنها حدود ۵۰،۰۰۰ برابر درخشندگی خورشید باشد ، اما بیشتر خوشه های باز شناخته شده دارای روشنایی معادل ۵۰۰  برابر درخشندگی خورشیدی هستند.

قطر خوشه های باز فقط ۲ یا ۳ تا حدود ۲۰ سال نوری است و عرض اکثریت آنها کمتر از ۵ سال نوری است.آنها از نظر ساختار بسیار متفاوت از خوشه های کروی هستند ، اگرچه می توان آنها را از نظر مدل های دینامیکی مشابه درک کرد. مهمترین تفاوت ساختاری ، جرم كمتر و شلی نسبی آنها است كه از شعاع های هسته ای نسبتاً بزرگ آنها حاصل می شود. این دو ویژگی از نظر سرنوشت نهایی پیامدهای فاجعه باری دارند ، زیرا خوشه های باز به اندازه کافی گرانشی نیستند تا بتوانند در برابر اثرات جزر و مدی در کهکشان مقاومت کنند.

تجمعات ستاره ای

تجمعات ستاره ای حتی جوانتر از خوشه های باز هستند و گروه های بسیار شل از ستاره های جوان هستند که مکان و زمان مشترکی را به اشتراک می گذارند اما به طور کلی از نظر گرانشی به هم نزدیک نیستند که یک خوشه پایدار را تشکیل می دهند.

تجمعات ستاره ای دقیقاً به صفحه کهکشان محدود می شوند و فقط در مناطقی از سیستم ظاهر می شوند که تشکیل ستاره وجود دارد ، به ویژه در بازوهای مارپیچ کهکشان. آنها اشیای بسیار درخشانی هستند. درخشان ترین ها حتی از درخشان ترین خوشه های کروی درخشان ترند ، اما دلیل این امر این نیست که در آنها ستاره های بیشتری وجود دارد بلکه به این دلیل است که ستاره های سازنده آنها بسیار روشن تر از ستاره های تشکیل دهنده خوشه های کروی هستند.

نمای ظاهری کهکشان راه شیری

کهکشان راه شیری از سطح زمین به شکل یک نوار مبهم از نور سفید ، با پهنای حدود ۳۰ درجه به شکل یک  قوس در آسمان شب قابل مشاهده است. این نور از تجمع ستاره ها و سایر اجرام واقع در جهت صفحه کهکشانی نشات می گیرد. مناطق روشن تر در اطراف نوار به صورت لکه های بصری نرم معروف به ابرهای ستاره ای به نظر می رسند.

بارزترین آنها ابر بزرگ ستاره ای قوس ، بخشی از برآمدگی مرکزی کهکشان است. مناطق تاریک درون نوار، مانند Great Rift و Coalsack ، مناطقی هستند که گرد و غبار بین ستاره ای نور ستاره های دور را مسدود می کند. منطقه ای از آسمان که راه شیری آن را پنهان می کند منطقه اجتناب نامیده می شود.

کهکشان ما  از روشنایی سطحی نسبتاً کمی برخوردار است و مشاهده آن می تواند توسط نور پس زمینه ، مانند آلودگی نوری یا مهتاب  تا حد زیادی کاهش یابد. برای دیده شدن کهکشان راه شیری ، آسمان باید تاریک تر از حدود ۲۰.۲ ریشتر در ثانیه باشد. به دلیل آلودگی نوری افراد نمی توانند راه شیری را از خانه های خود ببینند.

مرکز کهکشان در جهت قوس واقع شده است  جایی که راه شیری درخشان ترین است. از سمت قوس ، به نظر می رسد که نوار مه آلود نور سفید از مرکز کهکشان در اوریگا عبور می کند. سپس نوار راه خود را به دور آسمان ادامه می دهد و به قوس باز می گردد  و آسمان را به دو نیمکره تقریباً مساوی تقسیم می کند.

اندازه و جرم کهکشان راه شیری

کهکشان ما دومین کهکشان بزرگ در گروه محلی (بعد از کهکشان آندرومدا) با یک دیسک ستاره ای تقریباً ۱۷۰،۰۰۰ – ۲۰۰،۰۰۰ سال نوری (kpc 52–۶۱) ،  قطر کهکشان راه شیری به طور متوسط ۱۰۰۰ لی (kpc 0.3) ضخامت دارد.  کهکشان راه شیری تقریباً ۸۹۰ میلیارد تا ۱.۵۴ تریلیون برابر جرم خورشید است.

به نظر می رسد بیشتر جرم کهکشان راه شیری ماده تاریک است نوعی ماده ناشناخته و نامرئی که از نظر جاذبه با ماده معمولی برهم کنش دارد.

در مارس ۲۰۱۹ ، ستاره شناسان گزارش دادند که جرم کهکشان راه شیری ۱.۵ تریلیون جرم خورشید در شعاعی حدود ۱۲۹۰۰۰ سال نوری است ، بیش از دو برابر آنچه در مطالعات قبلی تعیین شده بود و این نشان می دهد که حدود ۹۰٪ از جرم کهکشان ماده تاریک است.

مرکز کهکشان راه شیری

مرکز کهکشان راه شیری در صورت‌ فلکی قوس با فاصله حدود ۲۶,۰۰۰ سال نوری از ما قرار دارد. در وسط کهکشان یک سیاهچاله بسیار عظیم قرار دارد که جزء  پیچیده ‌ترین و مبهم ‌ترین اجرام آسمانی است. سیاه چاله‌ قسمتی از فضا است که در آن نور و انرژی الکترومغناطیسی توسط یک جرم با چگالی کم و جرم بسیار زیاد مکیده می ‌شود.

کهکشان راه شیری از چند ستاره و سیاره تشکیل شده است؟

کهکشان ما حاوی بیش از ۲۰۰ میلیارد ستاره است و می تواند میلیارد ها ستاره دیگر نیز تولید کند. عمر درخشان ترین ستاره این کهکشان ۴٫۵ میلیارد سال است و بیشترین ستاره‌ ها را کوتوله‌ های قرمز تشکیل می دهند که ستاره ها‌یی خنک با حدود یک دهم جرم خورشید هستند.

بزرگترین ستاره کهکشان راه شیری VY Canis Majoris است که در صورت فلکی Canis Major قرار دارد. اندازه این جرم آسمانی ۱,۰۰۰ برابر بزرگتر خورشید است.

طبق مطالعات صورت گرفته در  این کهکشان حداقل ۱۰۰ میلیارد و شاید بیشتر سیاره وجود دارد. دانشمندان با بررسی یک سیستم پنج سیاره‌ ای به نام کپلر ۳۲  با فاصله حدود ۹۱۵ سال نوری از زمین تعداد سیارات کهکشان راه شیری را تخمین زدند که توسط تلسکوپ فضایی کپلر کشف شدند.

سیاره های کپلر ۳۲ به دور ستاره کوتوله M که از خورشید سردتر و کوچک تر است می چرخند که از بین آنها پنج سیاره بسیار شبیه به زمین است. محققان برای محاسبه تعداد سیارات احتمالا تعداد کوتوله ‌های  M که ساختاری شبیه کپلر ۳۲ دارند را در نظر گرفته اند.

جایگاه منظومه شمسی در کهکشان راه شیری

ستاره ها در دو بازوی اصلی کهکشان راه ‌شیری قرار گرفته اند بنابراین خورشید و منظومه شمسی نیز در یکی از این بازوها و در لبه های کناری کهکشان راه شیری قرار گرفته اند و ما حدود دو سوم یا حدود ۲۵,۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان فاصله داریم و حدود ۲۵۰ میلیون سال زمان لازم است تا خورشید یک دور کامل به دور این کهکشان عظیم بچرخد.

کهکشان راه شیری چند منظومه دارد؟

سیستم سیاره ‌ای ما تنها سیستمی است که به طور رسمی منظومه شمسی نامیده می‌شود اما ستاره شناسان بیش از ۲۵۰۰ ستاره دیگر را کشف کرده‌اند که سیارات در مدار آن‌ها می‌ چرخند و در کهکشان رما  قرار دارند.

با این حال انتظار می ‌رود که سیستم‌ های سیاره ‌ای بیشتری وجود داشته باشند که در آینده‌ ای نزدیک کشف شوند، زیرا خورشید تنها یکی از حدود ۲۰۰ میلیارد ستاره کهکشان راه شیری است.

کهکشان ما  از منظومه های مختلفی تشکیل شده است زیرا همانطور که گفته شد اخترشناسان بیش از ۲۵۰۰ ستاره دیگر را در کهکشان راه شیری کشف کرده‌ اند که سیاره ها در مدار آنها می ‌چرخند.

چند کهکشان وجود دارد؟

تعداد زیادی کهکشان در این جهان وجود دارد که کهکشان آندرومدا که با نام Messiar 31 (M 31)  نیز شناخته می شود ، یکی از آنهاست. آندرومدا کهکشانی بزرگتر از کهکشان ما است که در فاصله حدود ۲٫۵ میلیون سال ‌نوری زمین قرار دارد و در نیمکره‌ شمالی قابل مشاهده است.

این کهکشان از بیش از ۱۰۰ میلیون ستاره و هزاران خوشه ستاره‌ای وجود دارد. با تلسکوپ هابل می توان تصاویر ستاره های این کهکشان را به صورت جداگانه مشاهده کرد. در کهکشان آندرومدا ستاره‌ های سردتر و زرد رنگ در مرکز کهکشان و بیشتر در سمت چپ قرار گرفته ‌اند. ناحیه آبی رنگ و حلقه مانند که به راست کشیده شده است حاوی ستاره‌ های جوان و آبی رنگ و مناطق شکل ‌گیری ستاره ‌ای است. با ساخت تلسکوپ های قویتر در آینده قطعا تعداد بیشتری از کهکشان ها کشف خواهد شد.