تبیان، دستیار زندگی

تصویری از بازوهای کهکشان راه شیری

این کهکشان، کهکشانی است مارپیچی و متناهی که بخشی از گروه کهکشان‌های همجوار می‌باشد. این کهکشان یکی از میلیاردها کهکشان، در جهان قابل مشاهده است.

نام آن ترجمه کلمهٔ لاتین via lacetea است که دلیل این نام‌گذاری دیده شدن نوارهٔ کم‌رنگی از نور تشکیل شده توسط ستاره‌های وابسته به کهکشان است که از زمین این‌گونه دیده می‌شود. برخی منابع به طور قاطع راجع به این موضوع اعلام نظر کرده‌اند که عبارت راه شیری منحصرا اشاره به نواره نوری دارد که خود کهکشان در شب تولید می‌کند، در حالی که نام کهکشان راه شیری باید برای اشاره به خود کهکشان هم به‌کار رود. با این حال، معلوم نیست گستردگی این قرار داد چگونه است، و عبارت راه شیری به طور مداوم در هر دو مفهوم استفاده می‌شود.

کهکشان راه شیری، از روی زمین که در یکی از شاخه‌های بازوهای مارپیچی کهکشان قرار دارد هم‌چون نواری مه‌آلود و سفید و روشن در بالای آسمان در سراسر فلک به نظر می‌رسد.

این نور از ستاره‌ها و دیگر موادی که در درون سطح هموار کهکشان قرار دارند سرچشمه می‌گیرد. قطب شمال کهکشانی در بُعد (طول جغرافیایی) ۱۲ ساعت و ۴۹ دقیقه واقع شده‌است و میل آن +27.4° و نزدیک به ستارهٔ بتا گیسوی برنیکه است. قطب جنوبی کهکشان نزدیک به ستارهٔ آلفا سنگتراش قرار گرفته‌است.

مرکز کهکشان در راستای صورت فلکی کمان قرار دارد، و در اینجاست که راه شیری، درخشان‌ترین نور خود را دارد.

سطح هموار راه شیری به خاطر انحراف محور گردش زمین، در حدود ۶۰ درجه به سمت دایرةالبروج منحرف شده‌است. این سطح کهکشانی در سنجش با استوای آسمانی در شمالی‌ترین حالت خود از صورت فلکی ذات‌الکرسی می‌گذرد و در جنوبی‌ترین حالت از صورت فلکی چلیپا گذر می‌کند. این امر نشان‌دهنده انحراف بالای صفحهٔ استوایی زمین و صفحه دایرةالبروج نسبت به صفحهٔ کهکشانی است.

از صورت فلکی قوسی کهکشان راه شیری به نظر می‌رسد به غرب به سمت صورتهای فلکی ای از کژدم، آرا، گونیا، مثلث جنوبی، دو پرگار، قنطورس، مگس جنوبی، چلیپا، شاه تخته، بادبان، کشتیدم، سگ بزرگ، تک شاخ، شکارچی و دو پیکر، برج ثور، ارابهران، برساووش، آندرومدا، ذات الکرسی، قیفاووس و چلپاسه، ماکیان، روباهک، پیکان، عقاب، مارافسای، سپر، و برج قوس حرکت می‌کند. این واقعیت که راه شیری آسمان شب را به دو نیم کرهٔ مساوی تقسیم می‌کند، نشان دهندهٔ این است که منظومهٔ حورشیدی نزدیک صفحهٔ کهکشانی قرار گرفته‌است. کهکشان راه شیری به دلیل فضای میان ستاره‌ای که سطح کهکشان را پر کرده‌است درخشندگی نسبتا کمی دارد، که همین امر مانع می‌شود که ما مرکز روشن کهکشان را ببینیم، و به دلیل آلودگی نوری دیدن آن از هر نقطهٔ شهری یا برون شهری سخت است.

اندازه

صفحهٔ ستاره‌ای راه شیری درحدود ۱۰۰۰۰۰سال نوری قطر دارد و ضخامت آن به طور میانگین ۱۰۰۰ سال نوری است. تخمین زده شده که کهکشان راه شیری ۲۰۰بیلیون و یا احتمالا بالای ۴۰۰بیلیون ستاره دارد. رقم دقیق بسته به ستاره‌های با حجم بسیار کم است، که تعدادشان بسیار زیاد است. این را می‌توان با یک تریلیون ستارهٔ کهکشان مجاور، آندرومدا، مقایسه کرد. صفحهٔ ستاره‌ای لبهٔ تیزی ندارد و شعاع آن تا جایی است که هیچ ستاره‌ای وجود ندارد.

آنسوی صفحهٔ ستارهای، صفحهٔ ضخیم‌تر گازی است. مشاهدات اخیر نشان می‌دهد که صفحهٔ گازی راه شیری ۱۲۰۰۰سال نوری ضخامت دارد که دو برابر مقداری است که قبلا تصور می‌شد. به عنوان یک راهنمایی برای مقیاس‌های فیزیکی راه شیری، اگر قطر آنرا به ۱۰متر کاهش دهیم، منظومهٔ شمسی، با در نظر گرفتن ابر فرضی اورت، عرضی بیشتر از ۱/۰میلی متر نخواهد داشت.

هالهٔ کهکشانی که تا بیرون از کهکشان هم ادمه پیدا می‌کند، توسط گردش دو قمر راه شیری، یعنی همان ابرهای بزرگ و کوچک مگلانیک محدود می‌شود. در این فاصله یا فراتر از آن، گردش بیشتر اشیاء هاله دار توسط ابرهای مگتانیک مختل می‌شود، و اشیاء ممکن است از راه شیری به بیرون پرتاب شوند.

اندازه گیری‌های اخیر توسط (VLBA) نشان داده‌است که کهکشان راه شیری بسیار حجیم تر از آن است که قبلا تصور می‌شد. جرم کهکشان ما در حال حاضر مشابه با جرم بزرگترین کهکشان همسایه، آندرومدا، در نظر گرفته می‌شود. محققان با استفاده از (VLBA) و با استفاده از فرضیات کمتری نسبت به تلاش قبلی، قادر به اندازه گیری تغییرات ظاهری کهکشان و مناطق پرت و دور افتاده‌ای که ستاره‌ها در آنجا شکل می‌گیرند، هستند. البته در زمانی که زمین در سمت مخالف خورشید باشد. جدیدترین و دقیق‌ترین سرعتی که برای چرخش کهکشان در نظر گرفته می‌شود، در حدود ۲۵۴ کیلومتر بر ثانیه‌است، و این به میزان قابل توجهی بیشتر از مقدار قبلی یعنی ۲۲۰کیلو متر بر ثانیه‌است. و این موضوع به روشنی بیان می‌کند که راه شیری جرم کلی در حدود ۳ تریلیون برابر جرم خورشید دارد، که حدود ۵۰ در صد بیشتر از جرمی است که قبلا برای آن در نظر گرفته می‌شد.

کهکشان راه شیری از کنار

سن

ساختار

کهکشان متشکل از یک صفحهٔ نواری شکل است که توسط صفحه‌ای از گاز، غبار و چهار بازوی ستاره شکل احاطه شده که ساختار مارپیچی به سمت بیرون دارند. توزیع جرم کهکشان بسیار شبیه طبقه بندی Sbc Hubble است، که یک کهکشان مارپیچی است. ستاره شناسان در سال ۱۹۹۰به مدت یک دهه گمان می‌کردند که راه شیری یک کهکشان مارپیچی محدود است، به جای اینکه یک کهکشان مارپیچی معمولی باشد، در سال ۲۰۰۵ با مشاهدات تلسکوپ اسپیتزرکه نشان داد نوار مرکزی کهکشان بزرگتر از آن است که قبلا تصور می‌شد، شک آنها برطرف شد.

مرکز کهکشانی در راستای صورت فلکی قوسی

به نظر می‌رسد که جرم کهکشان راه شیری در حدود ۱۰۱۱× ۸/۵ برابر جرم خورشید است و شامل ۲۰۰تا۴۰۰بیلیون ستاره‌است. تصور می‌شود که بیشتر جرم کهکشان مربوط به مواد تاریک است، جرم مادهٔ تاریک هاله مانند ۶۰۰تا۳۰۰۰برابر جرم خورشید است که به طور یکنواخت توضیع شده‌است.

مرکز

در فاصله بین ۷۰ تا ۱۰۰ هزار سال نوری از خورشید مرکز کهکشان وجود دارد که یک سیاه‌چاله کلان‌جرم و خوشه‌های ستاره‌ای کروی زیادی وجود دارد.

ساختار بازوهای مارپیچی کهکشان راه شیری که ستارهٔ خورشید در شکل مشخص می‌باشد

صفحهٔ کهکشانی که برآمدگی ای به سمت بیرون دارد، دارای قطری در حدود ۷۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ سال نوری است. فاصلهٔ صفحهٔ کهکشانی تا خورشید۱۴۰۰±۲۶۰۰۰ سال نوری تخمین زده شده، در حالی که تخمین قبلی خورشید را دورتر ۳۵۰۰۰سال نوری از مرکز برآمدگی قرار می‌داد.

مرکز کهکشانی یک جسم بزرگ به هم پیوسته است که به نظر می‌رسد بقیه مواد به دور آن می‌چرخند. یک منبع رادیویی قوی با نام کماندار به این فکر افتاده‌است که از مرکز کهکشان راه شیری عکس برداری کند، که اخیرا تایید شده که دارای یک سیاه چالهٔ بسیار حجیم در مرکز آن است. تصور می‌شود که بیشتر کهکشان‌ها دارای یک سیاه چالهٔ بسیار بزرگ در مرکزشان هستند.

بازوهای مارپیچ

تصویر شماتیک از بازوهای کهکشان راه شیری

هر بازوی چرخشی توصیف یک لگاریتم است، با انحرافی در حدود ۱۲ درجه. تا همین اواخر باور بر این بود که ۴ بازوی مارپیچی بزرگ وجود دارد که همه از نزدیکی مرکز کهکشان شروع می‌شوند، که اسمی آنها از قرار زیر است:

کله غازی:۳-kpc و بازوی برساووش.

بنفش:بازوی گونیا خارجی(بلند به همراه محتویات تازه کشف شده)

سبز:بازوی سپر-چلیپا

صورتی :شاه تخته و بازوی کمان.

نارنجی:شکارچی و بازوی ماکیان(که شامل خورشید و منظومهٔ شمسی است)

مشاهدات رابرت بنیامین در سال ۲۰۰۸ از دانشگاه ویسکانسین- وایت واتر اریه شد که نشان می‌داد که راه شیری تنها دارای دو بازوی بزرگ ستاره‌ای است: بازوی برساووش و بازوی سپر-قنطورس، بقیه بازوها یا گوچک هستند یا الحاقی. و این به این معناست که کهکشان راه شیری از نظر ظاهر شبیه NGC ۱۳۶۵ است. خارج از بازوهای بزرگ چرخشی حلقهٔ تکشاخ یا حلقهٔ بیرونی قرار دارد، پیشنهادی توسط دو ستاره شناس با نامهای برایان یانی و هیدی جو نیوبرگ اریه شده مبنی بر اینکه حلقهٔ گاز و ستاره را بیلیون‌ها سال پیش از کهکشان جدا شده.

همان طور که برای بیشتر کهکشان‌ها مرسوم است، توضیع جرم در کهکشان راه شیری به گونه‌ای است که سرعت مداری بیشتر ستاره‌ها بستگی چندانی به فاصله از مرکز ندارد. به دور از برآمدگی مرکزی یا لبهٔ بیرونی، سرعت رایج ستاره‌ای بین ۲۱۰ تا۲۴۰ کیلو متر بر ثانیه‌است. از این رو سرعت مداری ستاره مستقیما متناسب است با طول مسیری که می‌پیماید. این برخلاف وضعیت در داخل منظومهٔ شمسی است، که نیروی جاذبهٔ دو جسم و اجسامی که می‌چرخند دارای سرعت‌های متفاوت ولی مرتبط هستند.

این تفاوت یکی از شواهد دال بر وجود جسم سیاه است. یکی دیگر از جنبه‌های جالب اصطلاح«باد کردن» بازوهای مارپیچی است.اگر قسمت داخلی بازوها سریعتر از قسمت خارجی بچرخدساختار مارپیچی بازوها از بین خواهد رفت.اما چنین چیزی در کهکشان‌های مارپیچی دیده نشده، به جای آن، ستاره شناسان فرض می‌کنند کهالگوی چرخشی یک موج چگال است که از مرکز کهکشان نشات می‌گیرد.و این شبیه ترافبک در بزرگراه هاست که ماشین‌ها همه در حال حرکت هستند، اما همیشه قسمتی وجود دارد که در آن ماشین‌ها آهسته حرکت می‌کنند. این مدل تصدیق این واقعیت است که تراکم ستاره‌ها در داخل یا نزدیک بازوهای چرخشی بیشتر است.

هاله