همه چیز در مورد کهکشان!

بزرگ ترين کهکشان ها تا ۳ میلیون سال نوری عرض دارند

کهکشان چیست؟

به مجموعه ای از ستارگان، گازها، سیارات، قمرها، گرد و غبار و فضای بین ستاره ای که تحت‌تأثیر یک جاذبه کنار هم قرار می گیرند، کهکشان می گویند. در جهان بیش از ۱۰۰ میلیارد کهکشان وجود دارد که از نظر اندازه، جرم و درخشندگی با هم متفاوت اند. شکل کلی آن ها امکان دارد حلقوی- مارپیچی- دیسکی و یا بی نظم باشند. قطر و بعبارتی وسعت کهکشان ها معمولاً حدود چند هزار سال نوری و متشکل از میلیاردها ستاره میباشند. بعضی از آن ها را با تلسکوپ و بعضی را با چشم غیر مسلح میتوان دید. 

کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی با برآمدگی در وسط بوده است

کوچکترین کهکشان ها دارای عرضی برابر با چند صد سال نوری، شامل حدود ۱۰۰۰۰۰ میلیارد سال ستاره هستند. بزرگ ترين کهکشان ها تا ۳ میلیون سال نوری عرض دارند و شامل بیش از ۱۰۰۰ میلیارد ستاره هستند. کهکشان ها در عالم به صورت جزایری هستند که به وسیله ٔ فضای رقیقی از یکدیگر جدا شده اند. فضای بین کهکشان ها با گاز پر شده است. البته با چگالی کم تر از یک اتم در متر مکعب درصد بالایی از کهکشان ها به صورت سلسله مراتبی از ستاره ها مرتبط هستند و به ظاهری خوشه شکل سازمان دهی شده اند و سرانجام خوشه های ستاره ای غول آسا را تشکیل می دهند.

نواری ابرمانند از تعداد بسیار زیادی ستاره های کوچک نزدیک به هم در آسمان دیده می شود که در گذشته کهکشان نامیده می شد. امروزه این نوار نورانی را بیشتر با نام «راه شیری» یا «راه کاه کشان» می شناسیم و خود واژهٔ «کهکشان» برای اشاره به هر یک از گروه های بزرگ ستارگان که مثل جزیره های دور از هم در عالم قرار گرفته اند بکار می رود. کهکشانی که کرهٔ زمین به همراه دیگر اجزای منظومه شمسی (سامانهٔ خورشیدی) در آن قرار دارد را نیز کهکشان راه شیری می نامیم. کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی با برآمدگی در وسط بوده و دارای چهار بازوی اصلی است که آنرا احاطه کرده اند. حدود ۲ سوم از کهکشان های جهان، مارپیچی هستند. درباره وسعت و بزرگی کهکشان راه شیری باید گفت که کشیدگی یا قطر آن در حدود ۱۰۰۰۰۰ سال نوری و ضخامت آن حدود ۱۵۰۰۰ سال نوری میباشد.

گونه های کهکشان از دید ریخت شناسی

در سال ۱۹۲۶ میلادی منجم مشهور، ادوین هابل تصمیم گرفت که کهکشان ها را طبق یک طرح منطقی گروه بندی کند. وی می توانست این گروه بندی را طبق رنگ کهکشان ها انجام دهد، چون کهکشان ها دارای رنگ های مختلفی هستند. ولی هابل تصمیم گرفت که این تقسیم بندی را طبق تفاوت شکل ظاهری کهکشان ها انجام دهد. چهار نوع اصلی کهکشان وجود دارد.

کهکشان ها دارای رنگ های مختلفی هستند

۱. کهکشان بیضوی:

کهکشان های بیضوی کهکشان هایی هستند که شکلی دایره گون دارند و بازوهای مارپیچی در آنها دیده نمی شود. کهکشان های بیضوی بيش ترین تعداد را در بین انواع دیگر دارند. شکل یکنواختی که در ساختار آن ها وجود دارد نشان سن زیاد و پیری این کهکشان ها است. شکل گیری ستاره ها در کهکشان های بیضوی متوقف شده است.

۲. کهکشان مارپیچی:

کهکشان های مارپیچی دارای بازوهایی هستند که شکلی مارپیچی در حوالی برآمدگی مرکزی یا هسته، قرصی ایجاد می کنند که چرخش هسته با چرخش بازوهای آن همراه می شود. جوانترین ستاره های کهکشان های مارپیچی در بازوهای کم توده یافت میشوند و ستاره های کهن اکثرا در هسته متراکم قرار دارند. کهن ترین ستاره ها در هاله های کروی پراکنده قرار دارند و اطراف قرص کهکشانی را فرا گرفته اند. بازوهای مذکور همچنین دارای غبار و گاز فراوانی هستند که منجر به تشکیل ستاره های جدید می شود.

۳. کهکشان نامنظم:

 کهکشان های ناهمگون یا بی قاعده هیچ شکل یا ساختار سامان مندی ندارند، آنها دارای جرم بیشتری از کهکشان های دیگر هستند و بیشتر ستاره های موجود در آنها دارای طول عمر کم و درخشان می باشند. با وجود این که خیلی از کهکشان های ناهمگون در بر گیرنده نواحی تابان گازی هستند که ستارگان در آن ها ساخته میشوند، بیشتر گاز میان ستاره ای کهکشان ها بایستی فشرده شوند تا ستاره های تازه ای بسازند. نزدیک به پنج درصد از هزار کهکشان درخشان را کهکشان های ناهمگون تشکیل می دهند. این در حالیست که یک چهارم کهکشان های شناخته شده هم کهکشان های ناهمگون هستند.

۴. کهکشان مارپیچیِ میله ای:

یک کهکشان مارپیچی میله ای دارای یک هسته برآمدگی میانه ای کشیده شده و میله ای شکل است. همزمان با چرخش هسته اینگونه بنظر میرسد که در هر سوی هسته یک بازو نیز می چرخد. بعضی ستاره شناسان بر این باورند که کهکشان راه شیری نیز یک کهکشان مارپیچی میله ای است. شکل کهکشان های مارپیچی و کهکشان های مارپیچی میله ای از کهکشان های با برآمدگیهای میانه ای بزرگ با بازوهای نه چندان به هم پیوسته تا کهکشان های با برآمدگی های مرکزی کوچک و بازوهای آزاد متغیر است. اگر چه کهکشان های مارپیچی و مارپیچی میله ای قبل از این بعنوان دو گونه کهکشان جدا دسته بندی می شدند، ولی امروزه ستاره شناسان آنها را همانند می دانند.

اندازه و جرم کهکشان

کهکشان راه شیری پس از کهکشان اندرومدا بزرگترین کهکشان در گروه محلی است. قطر صفحهٔ کهکشان راه شیری حدود ۱۰۰ هزار سال نوری یا ۳۰۰۰۰ پارسک است (تقریباً ۱۰۱۷ کیلومتر). ضخامت این صفحه در بیشتر نقاط حدود ۱۰۰۰ سال نوری است ولی در مرکز آن به ۱۲۰۰۰ سال نوری می رسد. تعداد ستارگان کهکشان راه شیری بین ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد تخمین زده می شود. شمردن ستاره های یک کهکشان ناممکن است. حتی در کهکشانی مثل اندرومدا که همسایهٔ نزدیک راه شیری است، تنها تعداد کمی از ستارگان بسیار پرنور را میتوان با تلسکوپ تشخیص داد. 

سالِ کهکشانی

۲۴ ساعت طول میکشد تا زمین حول محور خود بچرخد و یک روز کامل شود و ۳۶۵ روز طول میکشد تا زمین به دور خورشید بچرخد تا یک سال کامل گردد. حدود ۲۳۰ میلیون سال برای منظومه ی شمسی مان طول میکشد تا یکبار گردش در طول کهکشان راه شیری انجام شود. 

ساختار کهکشان

یک کهکشان در واقع محدوده ی گرانشی بسیار بزرگی متشکل از ستارگان گازها و غبار های میان ستاره ای مواد تاریک و احیانا انرژی تاریک است. برخی از کهکشان های شناخته شده در کیهان دارای حدود ده میلیون تا ده هزار میلیارد ستاره هستند که همه به دور هسته ی مرکزی کهکشان البته با سرعت های متفاوت در حال چرخش اند.

کهکشان‌ها مجموعه‌ای متشکل از میلیون‌ها و یا تریلیون‌ها ستاره می‌باشند

مرکز کهکشان

مرکز کهکشان نامی است که به مرکز چرخشی کهکشان راه شیری داده شده است. مرکز کهکشانی در فاصلهٔ حدودی ۷٫۶ کیلو پارسک (۲۴٬۸۰۰ سال نوری) از زمین در جهت صورت فلکی کمان قرار گرفته است. در فاصله بین ۷۰ تا ۱۰۰ هزار سال نوری از خورشید مرکز کهکشان وجود دارد که یک سیاه چاله کلان جرم و خوشه های ستاره ای کروی زیادی وجود دارد. مرکز کهکشانی یک جسم بزرگ به هم پیوسته است که بنظر میرسد سایر مواد به دور آن می چرخند. یک منبع رادیویی قوی با نام کمان دار به این فکر افتاده است که از مرکز کهکشان راه شیری عکس برداری کند که به تازگی تأیید شده که دارای یک سیاه چالهٔ بسیار حجیم در مرکز آن است. 

بازوهای مارپیچی کهکشان ها

بازوهای مارپیچی نقاطی هستند که از مرکز مارپیچی و کهکشان های مارپیچی بسته کشیده شده اند. این نواحی باریک به شکل مارپیچ می باشند و از این جهت به آنها کهکشان های مارپیچی می گویند. طبقه بندی متفاوت کهکشان های مارپیچی بستگی به ساختار بازوهای مشخص در ان هاست. کهکشان های Sc و SBc به دلیل بعد مسافت بازوهای شل و آویزانی دارند در حالیکه کهکشان های Sa و SBa کهکشان هایی با بازوهای تنگ و به هم پیچیده شده ای هستند (با مراجعه به طبقه بندی هابل). در هر دو وضعیت بازوهای مارپیچی از تعداد بسیار زیادی ستارهٔ ابی و بزرگ و جوان تشکیل شده اند (ناشی از چگالی جرمی و نرخ بالای شکل گیری ستارگان) بازوها را قابل توجه می سازد.

برآمدگی کهکشانی

دیسک کهکشانی صفحه ای است که مارپیچ ها، میله ها و دیسک کهکشان های این انواع در آن جای گرفته اند. در دیسک های کهکشانی، گاز و غبار و همین طور ستاره های جوان تری نسبت به برآمدگی کهکشانی یا هاله ماده تاریک وجود دارد. دیسک از گاز و غبار و ستاره تشکیل شده است. بخش گرد و غبار آنرا دیسک گازی و بخش دارای ستاره آنرا دیسک ستاره ای گویند.

کهکشان‌ها، موج رادیویی، نور قابل رویت و انواع تشعشع از خودشان تولید می‌نمایند

سن کهکشان

سن قدیمی ترین ستاره ای که تا به حال در کهکشان کشف شدهHE ۱۵۲۳–۰۹1۱ (در حدود ۶/۱۳ میلیارد سال تخمین زده شده است) که با استفاده از اشعهٔ ماورای بنفش طیف سنج بزرگ برای اندازه گیری حجم برلیم دو ستارهٔ خوشه دی کروی تخمین زده شده است.

نزدیکترین همسایه کیهانی کهکشان

کهکشان آندرومدا نزدیکترین همسایه ی کیهانی است که تقریبأ ۲.۵ میلیون سال نوری با ما فاصله دارد. هرچند این کهکشان به اندازه ی ۱۴۰.۰۰۰ سال نوری وسعت دارد، ولی به اندازه ای روشن نیست که بتوان آنرا با چشم براحتی در آسمان شب مشاهده کرد. در صورتیکه روشن تر بود، شش برابر بزرگتر از ماه کامل بود.

سیاهچاله ها

سیاهچاله ها زمانی شکل می گیرند که یک ستاره ی غول پیکر فرو می پاشد. بعد از تولد سیاهچاله گرانش این ناحیه از فضا به قدری بزرگ است که حتی نور هم نمی تواند از میدان گرانشی شدید آن فرار کند. ما می دانیم سیاهچاله ها چه طور کار می کنند، ولی در حقیقت هنوز یکی از آن ها را به صورت مستقیم مشاهده نکردیم و از روی اثرات اجرام اطرافشان آن ها را تشخیص داده ایم. این اجرام برای تلسکوپهایی با پرتو الکترومغناطیس، نوری یا پرتو ایکس اخترشناسان غیر قابل مشاهده هستند و باید از روی امواج گرانشی یا اثرات اجرام کیهانی اطرافشان در فضا زمان آن ها را تشخیص دهیم.

سیاهچاله‌ی مرکزی یک کهکشان، بسیار بزرگ و فعال می‌باشد

کهکشان های فعال و غیر عادی

از تمامی کهکشان ها میزان آشکاری بازتاب الکترومغناطیسی ساطع می شود. بعضی کهکشان ها، به گونهٔ غیر عادی، مقادیر فراوانی تابش دارند. این کهکشان ها، کهکشان های فعال نامیده می شوند. انرژی آن ها از منبعی با جرم بسیار زیاد ولی به هم فشرده که در میانه کهکشان فعال جای دارد تأمین می شود. انرژی بیش تر گونه اشعه ایکس، موج رادیویی و همچنین نور است و مقدار انرژی آزاد شده به اندازه ای زیاد است که نمی توان تصور کرد ستارگان آن را به وجود آورده باشند. ستاره شناسان بر این باورند که تنها جسمی که قادر است این اندازه انرژی را آزاد کند یک حفره سیاه فوق العاده پر جرم است. بنابراین، دلیل این که بعضی کهکشان ها من جمله کهکشان خودمان انرژی کمابیش کمی آزاد می کنند این است که حفره سیاه میانه ای کوچکی را در میان گرفته اند.

کهکشان های رادیویی

کهکشان های رادیویی نوعی کهکشان فعال هستند. آنها کهکشان های بیضوی ای هستند که از مرکزشان فواره های گازی (جت) بیرون می زند. این فواره ها تحت تاثیر فرایند شتاب دهنده (synchrotron یا سنکروترون یعنی سرعت گیری الکترونها در حوزه های شدید مغناطیسی) امواج رادیویی از خود می پراکنند. در حدود یک صدم درصد از کل کهکشان ها رادیویی هستند. روشنایی یک کهکشان رادیویی در طول موجهای رادیویی از یک دهم تا ده برابر روشنایی کهکشان راه شیری در تمامی طول موجهاست.

از مرکز کهکشان های رادیویی، فواره های گازی بیرون می زند

تعداد سیاره ها در کهکشان

در کهکشان راه شیری به ازای هر ستاره دست کم یک سیاره موجود است. این مؤسسه تعداد سیاره های فراخورشیدی را ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد عدد، برآورد کرده است. پژوهش بر روی سیاره های ستاره کپلر ۳۲ نشان می دهد که سامانه های سیاره ای ممکن است الگو و قاعده ای برای ستاره های کهکشان راه شیری به شمار بروند. ستاره شناسان مرکز اخترفیزیک هاروارد- اسمیتسونین در گزارش خود اعلام کردند حداقل ۱۷ میلیارد سیاره فراخورشیدی زمین سان در کهکشان راه شیری مستقر میباشد. 

تصادم کهکشان ها

بیشتر کهکشان ها از کهکشان های همسایه خویش صد هزار سال نوری فاصله دارند. بهرحال، برخی از کهکشانها تا اندازه ای به یکدیگر نزدیک میشوند که نیروی جاذبه دو طرفه آن ها اشیاء موجود در کهکشان های دیگر را به اطراف خود میکشد و این امر سبب به وجود آمدن توده هایی به نام دنباله های کشندی می گردد، که این دنباله ها مثل پلی کهکشان ها را به یکدیگر وصل می نمایند. نزدیکی بیش از حد کهکشان ها امکان دارد، توأم با تصادم آن ها گردیده و به دنبال این عمل یک تغییر شکل بنیادی در شکل ظاهری آن ها صورت میگیرد.

نزدیکی بیش از حد کهکشان‌ها ممکن است، همراه با تصادم آن‌ها شود

گردآوری: بخش علمی سرپوش