خانه کهکشانی ما کجاست؟

اگر یک بیگانه از کهکشان دیگری از شما بپرسد کجا زندگی می‌کنیم، چه پاسخی به او می‌دهیم؟ با خواندن این مقاله ضمن دریافت شناخت مطلوبی از کهکشان راه شیری که ما را در خود جای داده است، می‌توانید پاسخ آن فرازمینی را به خوبی بدهید!

به گزارش ایسنا، اگر فرصتی برای کمپ زدن شبانه در مکانی ترجیحا مرتفع با آسمانی صاف و به دور از آلودگی‌های نور‌های مصنوعی داشته باشید، می‌توانید کهکشان راه شیری را با زیبایی خیره کننده‌اش مشاهده کنید و شاهد یکی از دیدنی‌ترین مناظر در آسمان شب باشید.

این مناطق در صورت اجازه دادن آب و هوا برای رصد، یک فرصت منحصر به فرد برای مشاهده یک رگه مه آلود و شیری رنگ در سراسر آسمان به شما ارائه می‌دهند که شبیه یک ابر بزرگ است که نور درخشانی از آن خارج می‌شود.

این نوار شیری زنگ در آسمان، همان کهکشان راه شیری است که میلیارد‌ها منظومه خورشیدی از جمله منظومه شمسی خودمان را در خود جای داده است.

در واقع تمام ستارگانی که با چشم غیرمسلح در آسمان زمین می‌بینیم، بخشی از کهکشان راه شیری هستند.

گفتنی است که نام «راه شیری» ترجمه لاتین via lactea است که از واژه یونانی galaxias kyklos به معنای «دایره شیری رنگ» گرفته شده است.

کهکشان راه شیری با گستره ۱۰۰ هزار سال نوری در فضا، چندین اسرار از جهان هستی ما را در خود نگه می‌دارد.

کهکشان چیست؟

قبل از رفتن به اعماق کهکشان راه شیری و پرده برداری از رمز و راز‌های آن، درک مفهوم خود کهکشان بسیار مهم است.

در دهه ۱۶۰۰، یک اخترشناس فرانسوی به نام شارل مسیه (Charles Messier) اولین کسی بود که کهکشان‌ها را شناسایی و فهرست‌بندی کرد، اما در آن زمان نمی‌دانست که آن‌ها چه هستند.

تا قرن نوزدهم، کهکشان‌ها معمولاً به عنوان سحابی‌های مارپیچی شناخته می‌شدند و برای اولین بار در سال ۱۹۲۳ بود که یک ستاره‌شناس به نام ادوین هابل (Edwin Hubble) متوجه شد که سحابی مارپیچی آندرومدا در واقع یک کهکشان است و کهکشان راه شیری تنها یکی از کهکشان‌های موجود در جهان است.

امروزه به خوبی شناخته شده است که کهکشان‌ها در واقع موجودات کیهانی وسیع و بزرگتر از سحابی‌ها هستند که از میلیون‌ها و میلیارد‌ها ستاره تشکیل شده‌اند و همگی توسط نیروی مرموز گرانش در کنار هم نگه داشته شده‌اند.

اغلب فضای یک کهکشان را فضای خالی تشکیل می‌دهد و میانگین فاصله بین هر ستاره از کهکشان پنج سال نوری است.

کهکشان‌ها از نظر اندازه، شکل و جرم بسیار متفاوت هستند، اما تمایل به سقوط در قرارگیری در برخی اشکال اساسی مانند یک مارپیچ، مارپیچ میله‌ای، شکل بیضوی و ... دارند.

اکثر کهکشان‌ها میلیارد‌ها سال عمر دارند، اگرچه شناخت سن دقیق آن‌ها دشوار است. همچنین یک نکته مهم در مورد آن‌ها که چند سالی بیشتر نمی‌شود که کشف شده این است تقریباً هر کهکشانی یک سیاه‌چاله در مرکز خود دارد.

کهکشان‌ها در واقع سامانه‌هایی بزرگ و با اندازه و مرزی مشخص هستند که از ستاره‌ها، ستارگان فشرده، ماده تاریک، غبار کیهانی و گرد و غبار‌های میان‌ستاره‌ای تشکیل شده‌اند و با نیرو‌های گرانشی گردهم آمده‌اند.

کوچک‌ترین کهکشان‌ها دارای پهنایی برابر با چند صد سال نوری، شامل نزدیک به صد میلیون ستاره هستند. بزرگ‌ترین کهکشان‌ها تا ۳ میلیون سال نوری پهنا دارند و شامل بیش از صد تریلیون ستاره هستند.

کهکشان‌ها بر گرد مرکز جرم خود در گردش هستند. اغلب جرم یک کهکشان معمولی به شکل ماده تاریک است و تنها چند درصد از آن جرم به شکل ستاره‌ها و سحابی‌ها قابل مشاهده است. سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم یک ویژگی مشترک در مرکز کهکشان‌ها هستند.

کهکشان‌ها بر اساس مورفولوژی بصری‌شان به‌عنوان بیضوی، مارپیچی یا نامنظم دسته‌بندی می‌شوند.

شناخت کهکشان ما، کهکشان راه شیری

کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی غول‌پیکر و میله‌ای است، به این معنی که در بیشتر قسمت‌ها مسطح است و چندین بازو دارد که از یک نوار مرکزی ستارگان بیرون می‌آیند.

به عبارت ساده‌تر، کهکشان راه شیری کهکشانی است که منظومه شمسی در آن قرار دارد. این کهکشان در آسمانی صاف و تاریک و به دور از آلودگی نوری، به صورت نوار شیری رنگی در پهنه آسمان دیده می‌شود. این نوار در واقع از میلیارد‌ها ستاره تشکیل شده است که چشم غیرمسلح قادر به تفکیک آن‌ها نیست.

گفتنی است که خانه ما یعنی کره زمین به عنوان عضوی از منظومه شمسی در یکی از بازو‌های مارپیچی کهکشان راه شیری قرار دارد.

اما یک سوال بسیار رایج این است که اگر ما درون یک کهکشان باشیم، چگونه شکل آن را می‌دانیم.

دکتر آلستر گان (Alastair Gunn) ستاره شناس رادیویی توضیح می‌دهد که اگرچه ما نمی‌توانیم شکل مارپیچی آن را ببینیم، اما سرنخ‌های کافی برای رسیدن به این شکل را در اختیار داریم.

اولین سرنخ این است که تراکم بالایی از ستارگان در امتداد یک صفحه وجود دارد که وقتی از لبه آن دیده می‌شود، شکلی شبیه به دیسک را نشان می‌دهد. این تراکم در صورت فلکی کمان یا قوس (Sagittarius) حتی بیشتر است و راه شیری را شبیه به برآمدگی مرکزی کهکشان‌های دیگر می‌کند.

سرنخ دوم این است که ستارگان کهکشان راه شیری از یک الگوی حرکت چرخشی پیروی می‌کنند، مشابه آنچه در کهکشان‌های مارپیچی دیده می‌شود.

سومین و قانع‌کننده‌ترین سرنخ این است که وقتی فاصله میان این ستاره‌ها اندازه‌گیری می‌شود، مشخص می‌شود که آن‌ها به وضوح در امتداد بازو‌های یک مارپیچ متمرکز شده‌اند.

تعیین تعداد ستارگان در کهکشان راه شیری دشوار است و محققان از مدل‌های مختلفی برای تخمین آن استفاده می‌کنند که شامل محاسبه تعداد ستارگان در یک بخش کوچک و سپس برون‌یابی آن یا تخمین جرم کهکشان و سپس تخمین تعداد ستارگان آن برای تشکیل این جرم است.

پاسخ‌ها به اینکه کهکشان راه شیری چند ستاره دارد، بر اساس آنچه به عنوان جرم متوسط یک ستاره در نظر گرفته می‌شود، متفاوت است، اما این عدد به طور کلی در محدوده ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره است.

تا زمانی که ادوین هابل در سال ۱۹۲۴ اعلام کرد که سحابی مارپیچی آندرومدا در واقع یک کهکشان است، ستاره‌شناسان معتقد بودند که کهکشان راه شیری کل جهان را در بر می‌گیرد.

کهکشان‌های کوچک زیادی در نزدیکی کهکشان راه شیری وجود دارند، اما آندرومدا (Andromeda) که با نام‌های Messier ۳۱ یا M ۳۱ نیز شناخته می‌شود، نزدیک‌ترین کهکشان بزرگ به کهکشان راه شیری است.

همانطور که سیارات منظومه شمسی به دور خورشید می‌چرخند، در مقیاس کهکشانی نیز این دو کهکشان دارای کهکشان‌های ماهواره‌ای زیادی هستند که به دور آن‌ها می‌چرخند. هم خود این کهکشان‌ها و هم کهکشان‌های اقماری آن‌ها بخشی از مجموعه‌ای از کهکشان‌ها به نام «گروه محلی» (The Local Group) یا خوشه کهکشانی هستند.

گروه محلی نام یکی از خوشه‌های کهکشانی است که کهکشان راه شیری به همراه تعدادی از کهکشان‌های اطرافش در آن واقع شده‌اند و تخمین زده می‌شود بیش از ۵۴ کهکشان دیگر از جمله کهکشان‌های کوتوله در این گروه وجود داشته باشند.

مرکز گرانشی گروه محلی کهکشانی جایی میان کهکشان راه شیری و کهکشان آندرومدا قرار دارد. بزرگ‌ترین کهکشان‌های این گروه محلی به ترتیب کهکشان آندرومدا، کهکشان راه شیری و کهکشان مثلث (مسیه ۳۳) هستند.

کهکشان‌های گروه محلی همگی در حدود پنج میلیون سال نوری از فضای اطراف ما قرار دارند. همانطور که گفته شد، گروه محلی نه تنها کهکشان راه شیری و آندرومدا بلکه کهکشان مثلثی کوچک‌تر و بیش از ۵۰ کهکشان کوتوله کوچکتر را شامل می‌شود.

با این حال، این پایان کار نیست، زیرا کشف شده است که گروه محلی بخشی از یک ابرخوشه غول پیکر از کهکشان‌ها به نام ابرخوشه سنبله (Virgo Supercluster) است که حداقل ۱۰۰ گروه و خوشه کهکشانی و دهانه‌ای حدود ۱۰ برابر قطر گروه محلی دارد.

ابرخوشه سنبله یک ابرخوشه است که گروه محلی در آن جای دارد. گروه محلی به نوبه خود شامل بیش از ۳۰ کهکشان از جمله کهکشان راه شیری و کهکشان زن بر زنجیر است. جرم ابرخوشه سنبله ۱۰ به توان ۱۵ برابر جرم خورشید (۱۰ به توان ۴۶ ضرب در ۲) است که بخش عظیمی از آن را ماده تاریک تشکیل می‌دهد.

اکنون بیایید به حقایق جالب‌تری در مورد کهکشان راه شیری نگاه کنیم:

کهکشان راه شیری مسطح نیست

کهکشان راه شیری را اغلب به شکل یک دیسک مسطح نشان می‌دهند که یک ساده‌سازی بیش از حد است. دانشمندان از اواسط قرن بیستم می‌دانستند که کهکشان راه شیری شبیه به یک تکه چیپس با پیچ و تاب مخصوص به خود است. تحقیقات بعدی نشان داد که این ویژگی تاب‌خوردگی کهکشانی در میان کهکشان‌های مارپیچی رایج است.

علاوه بر این، پژوهش دیگری که در مجله «نیچر» (Nature) منتشر شده است، نشان می‌دهد که این جنبه از راه شیری ممکن است توسط کهکشان‌های اقماری آن یعنی ابر‌های بزرگ و کوچک ماژلانی ایجاد شده باشد که شامل دو کهکشان کوتوله هستند که تصور می‌شود به دور کهکشان راه شیری می‌چرخند.

دانشمندان استدلال می‌کنند که این دو کهکشان کوتوله ممکن است ماده تاریک در کهکشان ما را بِکِشند و یک موج ایجاد کنند که تأثیر گرانشی آن‌ها را بر دیسک افزایش دهد و پیچ و تاب ایجاد کند.

راه شیری ما یک همجنس‌خوار است

برخورد و ادغام کهکشان‌ها یک پدیده رایج در کیهان است و پژوهش‌ها نشان می‌دهد که پنج تا ۲۵ درصد از کهکشان‌ها در حال حاضر در حال ادغام هستند.

کهکشان راه شیری نیز محصول ادغام‌های گذشته است و میلیارد‌ها سال دیگر کهکشان راه شیری با کهکشان آندرومدا ادغام می‌شود و در نهایت یک کهکشان بزرگ را تشکیل می‌دهند.

دانشمندان با مطالعه داده‌های دریافتی از تلسکوپ فضایی گایا (Gaia) (تداخل‌سنج نجومی جهانی برای اخترفیزیک) متعلق به آژانس فضایی اروپا (ESA) دریافتند که دو مجموعه مجزا از ستاره‌ها در کهکشان راه شیری وجود دارد.

یک مجموعه از «ستارگان سرخ‌تر» تشکیل شده است که گمان می‌رود در کهکشانی بزرگ‌تر و غنی از فلز شکل گرفته باشند. گفتنی است که «فلز» در اصطلاحات نجومی به هر عنصر شیمیایی سنگین‌تر از هیدروژن یا هلیوم اشاره دارد.

مجموعه دیگر حاوی «ستارگان آبی‌تر» است، ستاره‌هایی که می‌توانند از یک کهکشان کوچک‌تر و فقیر از فلز بیرون بیایند.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که راه شیری کنونی زمانی شکل گرفته که کهکشان کوچک‌تری به نام گایا-انسلادوس را مصرف کرده است.

حتی در حال حاضر نیز کهکشان راه شیری در حال بیرون کشیدن ستارگان از کهکشان‌های کروی کوتوله سگ بزرگ (Canis Major Dwarf) و کهکشان‌های کروی کوتوله کمان (Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxies) است که به ترتیب نزدیک‌ترین و دومین کهکشان نزدیک به کهکشان راه شیری هستند و پس از آن‌ها ابر‌های بزرگ و کوچک ماژلانی هستند.

گایا یک تلسکوپ فضایی است که در سال ۲۰۱۳ توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) راه‌اندازی شده و انتظار می‌رود مأموریت آن تا سال ۲۰۲۵ ادامه یابد. این تلسکوپ فضایی برای اخترسنجی با دقت بی‌سابقه‌ای از موقعیت‌ها، فاصله‌ها و حرکت‌ها طراحی شده است و هدف از مأموریت این رصدخانه فضایی، ایجاد یک فهرست سه بعدی از حدود یک میلیارد اجرام سماوی، عمدتاً ستارگان با روشنایی بیش از ۲۰ قدر است.

اهداف گایا نزدیک به یک درصد از جمعیت ستارگان کهکشان راه شیری را دربردارد. علاوه بر ستارگان انتظار می‌رود گایا تا ده‌ها هزار سیاره فراخورشیدی هم‌اندازه مشتری را فراتر از منظومه شمسی، ۵۰۰ هزار اختروش و ده‌ها هزار سیارک جدید و دنباله‌دار در منظومه شمسی را شناسایی کند.

این فضاپیما هر یک از ستارگان هدف را در حدود ۷۰ بار طی یک دوره پنج ساله به منظور یافتن موقعیت، فاصله و جابه‌جایی دقیق هر یک از هدف‌ها رصد و دنبال می‌کند.

کهکشان ما از حباب‌های کیهانی مرموز تشکیل شده است

تلسکوپ فضایی پرتوی گاما فِرمی (Fermi Gamma-ray Space Telescope) در ژوئن ۲۰۰۸ برای انجام مشاهدات در طیف پرتوی گاما به فضا پرتاب شد و در سال ۲۰۱۰ به کشف ساختار‌های کروی غول پیکر متشکل از گاز و میدان‌های مغناطیسی که از مرکز کهکشان راه شیری بیرون می‌آمدند و پیش از آن ناشناخته بودند، کمک کرد. این ساختار‌ها ۲۵ هزار سال نوری در بالا و پایین صفحه کهکشان کشیده شده‌اند و به آن‌ها «حباب‌های فِرمی» (Fermi Bubbles) گفته می‌شود.

یک مطالعه منتشر شده در دانشگاه آکادمی علوم چین نشان می‌دهد که این حباب‌ها ممکن است از مقادیر زیادی انرژی آزاد شده از کمان ای* (Sagittarius A*) که ابرسیاه‌چاله موجود در مرکز کهکشان راه شیری است، تشکیل شده باشند.

ستاره شناسان معتقدند که جهان ما ۱۴ میلیارد سال سن دارد، در حالی که کهکشان راه شیری حدود ۱۳.۶ میلیارد سال است که به وجود آمده است که این رقم آن را به یکی از قدیمی‌ترین کهکشان‌های جهان تبدیل می‌کند.

کهکشان راه شیری که میزبان میلیارد‌ها ستاره و سیاره است، همواره در حال حرکت است و با سرعت تقریباً ۲۰۹ کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کند. با این حال، با توجه به این که بسیار وسیع است و اسرار زیادی در خود دارد، درک ما از ریشه و آرایش آن مدام در حال گسترش است.