کهکشان مجموعه عظیمی از ستارگان، خوشه های ستاره ای، گاز و غبار بین ستاره ای و ماده تاریک است که همگی توسط گرانش در کنار هم نگه داشته شده اند. کلمه "کهکشان" از کلمه یونانی "galaxias" مشتق شده است که به معنای "شیری" است، این اشاره به کهکشان خودمان راه شیری است.
کهکشان ها در آسمان به صورت ابرهای نورانی عظیم به وسعت هزاران سال نوری ظاهر می شوند. به طور بالقوه بیش از 170 میلیارد کهکشان در جهان قابل مشاهده وجود دارد. برخی که کهکشان‌های کوتوله نامیده می‌شوند، با حدود 10 میلیون ستاره بسیار کوچک هستند، در حالی که برخی دیگر عظیم هستند و حدود 100 تریلیون ستاره دارند. جاذبه ستارگان را به هم متصل می کند، بنابراین آنها آزادانه در فضا پرسه نمی زنند. نوری که از هر یک از این کهکشان ها می بینیم از ستاره های درون آن می آید.
ما در سیاره ای به نام زمین زندگی می کنیم که بخشی از منظومه شمسی ماست. منظومه شمسی خودمان در یک کهکشان قرار دارد. خورشید ما تنها یکی از بیش از 100 میلیارد ستاره در کهکشانی به نام کهکشان راه شیری است. تمام ستارگانی که در آسمان شب می بینیم بخشی از کهکشان راه شیری هستند. و درست مانند منظومه شمسی ما، کهکشان ما در حال حرکت است. ستارگان کهکشان راه شیری حول هسته مرکزی می چرخند. خود کهکشان راه شیری نیز در حال حرکت است. در واقع، به نظر می رسد که همه کهکشان های جهان با سرعتی فوق العاده از یکدیگر دور می شوند.
کهکشان ها بر اساس شکلشان برچسب گذاری می شوند. برخی کهکشان‌ها را «مارپیچی» می‌نامند زیرا شبیه چرخ‌های غول‌پیکر در آسمان هستند. کهکشانی که ما در آن زندگی می کنیم، کهکشان راه شیری، یک کهکشان مارپیچی است. برخی کهکشان‌ها را «بیضوی» می‌نامند زیرا شبیه توپ‌های مسطح هستند. اگر کهکشان واقعاً شکلی نداشته باشد، ممکن است "نامنظم" نامیده شود.
طرح طبقه بندی هابل
به هر کهکشان یک حرف اختصاص داده شده است - E=بیضوی، S=مارپیچ، Irr=نامنظم
بیایید به ویژگی های چهار گروه اصلی کهکشان ها نگاه کنیم:
1. کهکشان مارپیچی
اعتقاد بر این است که کهکشان‌های مارپیچی جوان‌تر از کهکشان‌های بیضوی هستند، زیرا کهکشان‌های مارپیچی از طریق گاز و غبار تشکیل ستاره‌شان می‌سوزند، شکل مارپیچی خود را از دست می‌دهند و به آرامی به کهکشان‌های بیضوی تبدیل می‌شوند.
کهکشان های S0 به کهکشان های عدسی نیز معروف هستند.
2. کهکشان مارپیچی میله ای
3. کهکشان بیضوی
4. کهکشان نامنظم
5. کهکشان انفجار ستاره
شکل گیری و تکامل کهکشان ها
دو نظریه اصلی برای توضیح چگونگی شکل گیری اولین کهکشان ها وجود دارد.
یکی می گوید که کهکشان ها زمانی متولد شدند که ابرهای عظیمی از گاز و غبار تحت کشش گرانشی خود فرو ریختند و به ستاره ها اجازه تشکیل دادند.
دیگری می‌گوید که جهان جوان حاوی «توده‌های» کوچک بسیاری از ماده بود که به هم چسبیده و کهکشان‌ها را تشکیل دادند. تلسکوپ فضایی هابل از بسیاری از این توده ها عکس گرفته است، که ممکن است پیش ساز کهکشان های مدرن باشند. بر اساس این نظریه، بیشتر کهکشان های بزرگ اولیه مارپیچی بودند. اما با گذشت زمان، بسیاری از مارپیچ ها با هم ادغام شدند و بیضی شکل گرفتند.
روند تشکیل کهکشان متوقف نشده است. جهان ما به تکامل خود ادامه می دهد. کهکشان های کوچک اغلب توسط کهکشان های بزرگتر بلعیده می شوند. کهکشان راه شیری ممکن است حاوی بقایای چند کهکشان کوچکتر باشد که در طول عمر طولانی خود بلعیده است. کهکشان راه شیری در حال هضم حداقل دو کهکشان کوچک است و ممکن است در چند میلیارد سال آینده دیگران را نیز جذب کند.
هنگامی که دو یا چند کهکشان به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک باشند، نیروهای گرانشی کهکشان ها را به سمت یکدیگر می کشند. این جاذبه گرانشی با حرکت کهکشان ها به سمت یکدیگر افزایش می یابد. کهکشان ها ممکن است از کنار هم بگذرند یا با هم برخورد کنند.
کهکشان های آنتن نمونه ای از دو مارپیچی هستند که در حال برخورد هستند. ما در طول عمر خود نتیجه نهایی را نخواهیم دید زیرا این فرآیند صدها میلیون سال طول می کشد.
گاهی کهکشان های کوچکتر در کهکشان های بزرگتر فرو می روند. این نوع برخورد یک اثر موج دار ایجاد می کند، مانند سنگی که در یک حوض پرتاب می شود. کهکشان Cartwheel نمونه ای از این نوع برخورد است. حلقه بیرونی ستارگان آبی در این کهکشان نشان‌دهنده موجی از شکل‌گیری ستاره است که در نتیجه این برخورد ایجاد شده است.
کهکشان راه شیری و آندرومدا نمونه هایی از دو کهکشان مارپیچی هستند که ممکن است در نهایت (حدود 5 میلیارد سال آینده) با هم برخورد کنند.
ادغام کهکشان ها ممکن است از چند صد میلیون تا چند میلیارد سال طول بکشد. آنها می توانند انفجارهای شدید تشکیل ستاره های جدید را ایجاد کنند و حتی سیاهچاله های غول پیکر را ایجاد کنند.
کهکشان راه شیری کهکشان اصلی ما در جهان است. منظومه شمسی ما - که شامل خورشید، زمین و هفت سیاره دیگر است - بخشی از این کهکشان است که راه شیری نام دارد. کهکشان راه شیری شامل صدها میلیارد ستاره مانند خورشید ماست. تمام ستارگان و سیاراتی که می توانید ببینید بخشی از کهکشان راه شیری هستند. نزدیکترین همسایه ما پروکسیما قنطورس است. حدود 4.2 سال نوری از زمین فاصله دارد. زمین تقریباً در نیمه راه بین مرکز کهکشان راه شیری و لبه بیرونی آن قرار دارد.
مرکز چرخشی کهکشان راه شیری به مرکز کهکشانی معروف است و در فاصله 26000 سال نوری از زمین در جهت صورت های فلکی قوس، اوفیوخوس و عقرب قرار دارد.
راه شیری گروهی متشکل از 50 کهکشان به نام گروه محلی است. بزرگترین و پرجرم‌ترین کهکشان‌های گروه محلی راه شیری، آندرومدا و کهکشان مثلثی هستند. هر یک از این کهکشان ها مجموعه ای از کهکشان های اقماری در اطراف خود دارند.
کهکشان آندرومدا نزدیکترین کهکشان به کهکشان راه شیری است و حدود 2 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد. کهکشان راه شیری قرار است تا حدود 5 میلیارد سال دیگر با کهکشان آندرومدا برخورد کند.
بخش هایی از کهکشان راه شیری
1. دیسک کهکشانی - بیشتر از 200 میلیارد ستاره کهکشان راه شیری در اینجا قرار دارند. قرص کهکشانی از بخش های زیر تشکیل شده است:
2. خوشه های کروی - چند صد مورد از آنها در بالا و زیر دیسک پراکنده شده اند. ستاره‌های اینجا بسیار قدیمی‌تر از ستاره‌های موجود در قرص کهکشانی هستند.
3. هاله - یک منطقه بزرگ و کم نور که کل کهکشان را احاطه کرده است. از گاز داغ و احتمالاً ماده تاریک ساخته شده است. بیشتر جرم کهکشان در بخش‌های بیرونی کهکشان (مانند هاله) قرار دارد، جایی که نور کمی از ستاره‌ها یا گازها ساطع می‌شود.
ابر ماژلانی بزرگ (LMC) یک کهکشان کوتوله اقماری راه شیری است که یکی از نزدیک ترین کهکشان ها به زمین است. در فاصله 163000 سال نوری از زمین قرار دارد. LMC همراه با کهکشان کوتوله همراهش، ابر ماژلانی کوچک، به صورت یک ابر ضعیف در آسمان نیمکره جنوبی قابل مشاهده است. در مرز صورت فلکی دورادو و منسا قرار دارد. کهکشان راه شیری گازی را مصرف می کند که از ابرهای ماژلانی جاری است. در نهایت، این دو کهکشان کوچکتر ممکن است با کهکشان راه شیری برخورد کنند. هر دو LMC و SMC دارای مناطق تشکیل ستاره هستند و LMC محل انفجار شگفت انگیز ابرنواختر در سال 1987 بود.
کهکشان آندرومدا نزدیک ترین کهکشان به کهکشان راه شیری است. نام این کهکشان از روی صورت فلکی آندرومدا گرفته شده است. همچنین به نام مسیه 31 یا ام 31 نیز شناخته می شود. این کهکشان مارپیچی در فاصله 2.5 میلیون سال نوری از کهکشان ما قرار دارد. این کهکشان بزرگترین در گروه محلی یا خوشه محلی است اما به طور کلی بزرگترین کهکشان نیست.
اعتقاد بر این است که این کهکشان بین 5 تا 9 میلیارد سال پیش در اثر برخورد دو کهکشان کوچکتر و ادغام آنها شکل گرفته است.
ستاره شناسان از این کهکشان برای درک منشأ دیگر کهکشان هایی از این دست استفاده می کنند زیرا نزدیک ترین کهکشان به سیاره ما است. این دورترین جسمی است که با چشم غیرمسلح انسان قابل مشاهده است.
کهکشان آندرومدا زمانی به عنوان یک سحابی طبقه بندی می شد. این کهکشان های ماهواره ای مختلف از جمله 14 کهکشان کوتوله دارد. طول این کهکشان تقریباً 260000 سال نوری است.
کهکشان آندرومدا با سرعت 100 تا 140 کیلومتر در ثانیه به ما نزدیک می شود. کهکشان آندرومدا و کهکشان راه شیری با گذشت زمان نزدیک‌تر و نزدیک‌تر می‌شوند. ستاره شناسان بر این باورند که این دو کهکشان تقریباً در 5 میلیارد سال آینده با هم ادغام خواهند شد.
اثر داپلر و تغییر قرمز
اثر داپلر تغییر ظاهری در فرکانس یا طول موج یک موج است که توسط ناظری که نسبت به منبع امواج حرکت می کند درک می شود.
نزدیک شدن به منابع نور برای نشان دادن یک تغییر آبی و منابع نوری در حال پسرفت یک انتقال به قرمز را نشان می دهند.
وقتی ستارگان با شتاب از ستارگان یا اجرام دیگر دور می شوند، این یک انتقال به سرخ است.
وقتی ستاره ای به سمت زمین حرکت می کند، طول موج های نور آن فشرده می شود. این باعث می شود که خطوط تیره در طیف به سمت انتهای آبی-بنفش طیف حرکت کنند. این بدان معناست که منبع نور نجومی (ستاره یا کهکشان) در حال نزدیک شدن به زمین است.
هابل از اثر داپلر برای نور برای اندازه گیری سرعت نزدیک شدن یا دور شدن ستاره ها و کهکشان ها از ما استفاده کرد. او متوجه شد که همه کهکشان‌های فراتر از گروه محلی یک انتقال به قرمز در طیف‌های خود نشان می‌دهند، به این معنی که آنها باید از زمین دور شوند. اگر همه کهکشان های خارج از گروه محلی در حال دور شدن از زمین باشند، پس کل جهان باید در حال انبساط باشد.
قانون هابل
قانون هابل بیانیه ای در نجوم است که کهکشان ها از یکدیگر دور می شوند و سرعت عقب نشینی آنها با فاصله آنها متناسب است. این به تصویری از جهان در حال انبساط و با برون یابی در زمان به عقب، به نظریه انفجار بزرگ منجر می شود.
نظریه انفجار بزرگ
نظریه اصلی در مورد شکل گیری جهان، نظریه انفجار بزرگ نامیده می شود. بر اساس این نظریه، حدود 13.7 میلیارد سال پیش، جهان با یک انفجار عظیم آغاز شد. کل جهان به طور همزمان در همه جا شروع به گسترش کرد.
