واقعیت های عجیب درباره کهکشان راه شیری

بیگ بنگ: همه عمرتان را در زمینی زندگی کردید که خودش درون منظومه ای خورشیدی قرار گرفته که این منظومه نیز درون کهکشان راه شیری واقع شده است، اما واقعاً در مورد کهکشان راه شیری چه می دانید؟ احتمالاً می دانید که یک کهکشان مارپیچی است که بیش از ۱۰۰ هزار سال نوری گستردگی دارد. تصمیم گرفته ایم شما را با حقایق بیشتری در مورد این کهکشان آشنا کنیم.

تصویری از بازوهای کهکشان راه شیری و موقعیت منظومه‌ی شمسی

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.

موقعیت ما در کیهان : برای بزرگ شدن عکس و دیدن جزئیات بیشتر روی آن کلیک کنید.

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.  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  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  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.

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  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.»