کهکشان راه شیری چیست؟ همه چیز درباره راه شیری

کهکشان راه شیری نوعی از کهکشان‌های مارپیچی جهان با میلیاردها ستاره و سیاره و صدها سیاه‌چاله است که منظومه شمسی ما در آن قرار دارد.

هنگامی که به آسمان شب نگاه کنید اگر شرایط مهیا باشد ممکن است یک نوار ضعیف و سفید رنگ مشاهده کنید. این نوار با مشاهده دقیق‌تر به نظر می‌رسد که لکه‌ای از گرد و غبار بوده و پر از میلیون‌ها نقطه کوچک نورانی و هاله‌ای درخشان است. آنچه که می‌بینید کهکشان راه شیری است، چیزی که ستاره شناسان و دوست داران آسمان از زمان ظهور انسان هوشمند به آن خیره شده‌اند.

اما کهکشان راه شیری چیست؟ به عبارت ساده، یک کهکشان مارپیچی است که منظومه شمسی ما در آن قرار دارد. زمین در منظومه شمسی به دور خورشید می‌چرخد و منظومه شمسی در میان ستاره‌های گسترده به دور کهکشان می‌چرخد. این کهکشان فقط یکی از صدها میلیارد کهکشان جهان است که به آن راه شیری گفته می‌شود زیرا این دیسک کهکشانی به نظر می‌رسد که آسمان شب را مانند نوار مه آلود با نور سفید درخشان پوشانیده است. 

کشف و نامگذاری کهکشان راه شیری

کهکشان ما به دلیل این که به صورت یک راه مه مانند در آسمان شب دیده می‌شود و شبیه به شیر ریخته شده است به این عنوان نامگذاری شده که یک نام کاملاً باستانی است. این نام از کلمه لاتین Via Lactea به زبان یونانی به معنی کهکشان ترجمه شده است.

خواجه نصیرالدین طوسی (۵۷۹-۶۵۳ شمسی) آن را در کتاب تذکره (Tadhkirah) بدین صورت بیان کرده است: “کهکشان راه شیری از تعداد بسیار زیادی ستاره کوچک و خوشه‌های ستاره‌ای تشکیل شده است، با توجه به غلظت و کوچک بودن آنها به نظر می‌رسد که تکه‌های ابر هستند، به همین دلیل این کهکشان به رنگ شیر تشبیه شده است.”

اخترشناسان از مدتها پیش مشکوک بودند که راه شیری از ستاره‌ها ساخته شده است، اما تا سال ۱۶۱۰ که گالیله تلسکوپ کوچک خود را به سمت آسمان‌ها گرفت و ستاره‌ها را مشاهده کرد، اثبات نشده بود. پس از آن ستاره شناسان با کمک تلسکوپ‌های پیشرفته‌تر فهمیدند که تعداد بسیار زیادی ستاره در آسمان وجود دارد و همه آنهایی که می‌توانیم ببینیم بخشی از راه شیری هستند.

امانوئل کانت (Immanuel Kant) در سال ۱۷۵۵ پیشنهاد کرد که کهکشان راه شیری، مجموعه بزرگی از ستاره‌ها است که با ثقل متقابل در کنار هم قرار گرفته‌اند. دقیقاً مانند منظومه شمسی، این مجموعه از ستارگان به صورت دیسکی و چرخان هستند که منظومه شمسی در آن قرار دارد.

ستاره شناس ویلیام هرشل (William Herschel) کاشف سیاره اورانوس، در ۱۷۸۵ سعی در ترسیم نقشه کهکشان راه شیری داشت، اما او نمی‌دانست که بخش‌های بزرگی از کهکشان توسط گاز و غبار آلوده شده است که سبب پنهان شدن شکل واقعی آن می‌شود.

پس از این که ادوین هابل (Edwin Hubble) در دهه ۱۹۲۰ شواهدی قطعی مبنی بر اینکه سحابی‌های مارپیچی در آسمان شب در واقع کهکشان‌های دیگری هستند ارائه داد، شکل واقعی کهکشان ما شناخته شد. پس از آن بود که اخترشناسان فهمیدند کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی بزرگ است. ^[۱]

نحوه تشکیل و سن

سن قدیمی‌ترین ستاره‌ای (HE ۱۵۲۳–۰۹۰۱) که تاکنون در کهکشان کشف شده در حدود ۱۳/۶ میلیارد سال تخمین زده شده‌ است. ۱۳ میلیارد سال پیش ستاره‌های کهکشان از دو سیستم ستاره‌ای که بعدها با هم ادغام شدند، تشکیل یافته بودند: یکی از این دو سیستم کهکشان کوتوله‌ای بود که به آن گایا-انسلادوس (Gaia-Enceladus) گفته می‌شود و دیگری تشکیل دهنده اصلی کهکشان با اندازه حدود چهار برابر بزرگ‌تر از گایا-انسلادوس بود.

۱۰ میلیارد سال پیش یک برخورد شدید بین سیستم عظیم‌تر و سیستم کوچک گایا-انسلادوس به وقوع پیوست. در نتیجه این برخورد، برخی از ستاره‌ها و آنهایی که از گایا-انسلادوس باقیمانده و در حال جنبش بودند، هاله کنونی راه شیری را تشکیل دادند. پس از آن، انفجارهای شدیدی در ستاره‌های تشکل دهنده رخ داد و تا ۶ میلیون سال قبل مقدار گازها نیز کاهش یافته و دیسک نازک کنونی راه شیری شکل گرفت.

ساختار و ترکیب

در راه شیری هرچه به سمت مرکز و به طرف سیاه‌چاله کمان ای می‌رویم، مرکز کهکشان درخشان‌تر می‌شود. این واقعیت که کهکشان راه شیری آسمان شب را به دو نیم کره تقریباً مساوی تقسیم می‌کند، نشان می‌دهد که منظومه شمسی در نزدیکی دیسک کهکشانی قرار دارد. کهکشان ما به دلیل وجود گاز و گرد و غبار که دیسک کهکشانی را پر کرده‌اند از درخشندگی نسبتاً کمی برخوردار است. این امر مانع از دیدن مرکز درخشان کهکشان یا مشاهده دقیق آنچه در طرف دیگر قرار دارد، می‌شود. 

هاله کهکشان

در اطراف کهکشان یک هاله عظیم گاز گرم وجود دارد که صدها هزار سال نوری امتداد دارد. با وجود این که این هاله به بزرگی مجموع تمام ستارگان راه شیری است اما فقط به اندازه ۲ درصد کهکشان، ستاره دارد.

اندازه و جرم

راه شیری بعد از کهکشان آندرومدا بزرگترین کهکشان در گروه محلی است (گروه محلی نام یکی از خوشه‌های کهکشانی است که شامل کهکشان آندرومدا، راه شیری، مثلث و ۵۱ کهکشان کوچک دیگر می‌باشد). اگر بتوانید به خارج از کهکشان سفر کرده و از بالا به آن نگاه کنید، خواهید دید که کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی است که در حدود ۱۰۰۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰۰ سال نوری طول و حدود ۱۰۰۰ سال نوری ضخامت دارد، البته برخی محققان ادعا می‌کنند که طول کهکشان راه شیری ۲۰۰۰۰۰ سال نوری است (عبور از کهکشان راه شیری با سرعت نور، دویست هزار سال طول می کشد).

جرم کهکشان ما در حال حاضر مشابه با جرم کهکشان آندرومدا در نظر گرفته می‌شود. محققان با استفاده از (VLBA) و با استفاده از فرضیات کمتری نسبت به قبل، قادر به اندازه‌گیری تغییرات ظاهری کهکشان و مناطق دور افتاده‌ای که ستاره‌ها در آنجا شکل می‌گیرند، هستند. در یک تحقیق در سال ۲۰۱۳ دانشمندان جرم راه شیری را حدود ۱٫۵ تریلیون تا ۴٫۵ تریلیون برابر جرم خورشید تخمین زدند.

کهکشان راه شیری مانند سایر کهکشان‌ها در محاصره هاله‌ وسیعی از ماده تاریک قرار دارد که حدود ۹۰ درصد از جرم آن را تشکیل می‌دهد. مقدار زیادی از ۱۰ درصد باقیمانده را گرد و غبار تشکیل می‌دهد و تنها ۳ درصد جرم کهکشان را ستاره‌ها و سیارات تشکیل داده‌اند. هیچ کس دقیقاً نمی‌داند ماده تاریک چیست، اما با مشاهده سرعت چرخش کهکشان و سایر رفتارهای کلی استنباط می‌شود. مهمتر از همه اعتقاد بر این است که ماده تاریک از فروپاشی کهکشان هنگام چرخش، جلوگیری می‌کند.

بازوهای کهکشان راه شیری 

پیشتر تصور می‌شد که کهکشان راه شیری دارای ۴ بازوی مارپیچی است، اما بررسی‌های جدید نشان داده‌اند که بازوی دیگری نیز علاوه بر آنها وجود دارد که به این ترتیب هستند: بازوی ۳-kpc و بازوی برساووش (Near 3 kpc and Perseus)، بازوی نورما (گونیا) و خارجی (Norma and Outer)، بازوی سپر-چلیپا یا سپر-قنطورس ( Scutum–Centaurus Arm or Scutum-Crux arm)، بازوی شاه تخته-کمان (Carina-Sagittarius) و بازوی شکارچی-ماکیان (Orion–Cygnus) که منظومهٔ شمسی در آن قرار دارد.

بازوهای مارپیچی از امواج چگالی که در اطراف راه شیری گردش می‌کنند، تشکیل شده است. با حرکت این امواج چگالی در یک منطقه، آنها گاز و غبار را فشرده می‌کنند که منجر به ایجاد دوره فعال تشکیل ستاره در آن منطقه می‌شود. وجود این بازوها از مشاهده بخش‌هایی از راه شیری و همچنین سایر کهکشان‌های موجود در جهان مشخص شده و در نتیجه مشاهده کل راه شیری نیستند.

در حقیقت تمام تصاویری که از کهکشان ما وجود دارند یا آثار هنری هستند و یا تصاویری از سایر کهکشان‌های مارپیچی هستند. اندازه گیری و مشاهده دقیق کهکشان برای دانشمندان بسیار دشوار است زیرا ما در داخل آن قرار داریم و نمی‌توانیم از آن خارج شویم تا از نمای دور آن را مشاهده کنیم. اگر هرگز خارج از خانه خود نشوید، نمی‌توانید بدانید که از بیرون چطور به نظر می‌رسد. اما با نگاه کردن به فضای داخلی و مقایسه آن با سایر خانه‌های محل شکل کلی آن را در می‌یابید.

کهکشان راه شیری یک دیسک تخت نیست

تا پیش از این تصور می‌شد که کهکشان راه شیری همانند یک دیسک تخت است اما پژوهش‌های جدید نشان داد که در واقع راه شیری پیچ خورده و تاب‌دار است. بدین صورت که هر چه ستاره‌ها از مرکز دورتر می‌شوند بیشتر پیچ و تاب‌ خورده و شکل S به خود می‌گیرند. این نقشه برداری جدید حاصل داده‌های جمع آوری شده توسط ابزارهای مختلف از ۱۳۳۲ ستاره متغیر قیفاووسی بود که به دانشمندان اجازه داد تا یک نقشه سه بعدی از کهکشان تهیه کنند. اخترشناسان حدس می‌زنند که این پیچ و خم‌ها ممکن است به دلیل برهم‌ کنش‌های قبلی راه شیری با کهکشان‌های مجاور باشد.

بیشتر بخوانید: ۱۰ مورد از بزرگترین ستاره‌های آسمان

ستاره‌های متغیر قیفاووسی (Cepheid) از نورانی‌ترین ستارگان راه شیری هستند، این ستاره‌های عظیم و جوان صدها یا حتی هزاران برابر روشن‌تر از خوشید ما هستند. این ستاره‌ها آنقدر درخشان هستند که حتی در لبه کهکشان راه شیری هم می‌توان آنها را مشاهده کرد. علاوه بر درخشندگی زیاد، این ستارگان تپنده نیز هستند و به فاصله منظم که مستقیماً به درخشندگی آنها ربط دارد می‌تپند. این خاصیت به پژوهشگران امکان داد تا با دقت بیشتری فاصله این ستاره‌ها را اندازه بگیرند.

تعداد ستاره‌های راه شیری

با استفاده از مشاهدات مداوم آسمان شب با تلسکوپ‌های زمینی و مأموریت‌های اخیر تلسکوپ‌های فضایی، اخترشناسان تخمین می‌زنند که بین ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره در راه شیری وجود دارد. آنها همچنین فکر می‌کنند که هر ستاره حداقل یک سیاره دارد، به این معنی که احتمالاً صدها میلیارد سیاره در راه شیری وجود دارد علاوه بر آن به اعتقاد دانشمندان حداقل ۱۰ میلیارد سیاره با اندازه و جرم مشابه کره زمین در کهکشان ما وجود دارد!

بیشتر بخوانید: کهکشان راه شیری ۱۰ میلیارد سیاره شبیه زمین دارد

سیاه‌چاله‌ها

در مرکز کهکشان ما یک سیاه‌چاله کلان جرم با نام سیاه‌چاله کمان ای (Sagittarius A*) قرار دارد که جرم آن ۴٫۳ میلیارد برابر خورشید جرم دارد. کمان ای تنها سیاه‌چاله در کهکشان راه شیری نیست، دانشمندان تخمین‌ می‌زنند که بیش از ۱۰۰ میلیون سیاه‌چاله در کهکشان وجود دارد که دوازده مورد از آنها در حال حاضر کشف شده‌اند، که از نوع سیاه‌چاله‌های متوسط جرم و کوچک هستند. 

مشاهدات ستاره‌ای به نام LB-1، وجود یک سیاه‌چاله با حدود ۷۰ برابر جرم خورشید را نشان داد. این کشف از این نظر جنجال برانگیز است که قبل از آن اعتقاد بر این بود که غیر از کمان ای نباید سیاه‌چاله دیگری در کهکشان ما وجود داشته باشد. ^[۲]

بیشتر بخوانید: ۱۰ واقعیت عجیب درباره سیاهچاله‌ها که اخیرا کشف شده است

موقعیت خورشید و منظومه شمسی

منظومه شمسی در نزدیکی لبهٔ داخلی بازوی شکارچی (Orion Arm) قرار داشته و ۳۰۰۰۰ سال نوری از سیاه‌چاله مرکزی کهکشان فاصله دارد. فاصلهٔ بین بازوی محلی و بازوی بعدی بازوی برساووش، در حدود ۶۵۰۰ سال نوری است. خورشید و متعاقباً منظومهٔ شمسی در کمربند حیات کهکشان قرار دارند. خورشید با سرعت ۸۲۸۰۰۰ کیلومتر در ساعت به دور کهکشان می‌چرخد و با این سرعت حدود ۲۳۰ میلیون سال طول می‌کشد تا یک دور کامل به دور راه شیری بچرخد. ^[۳]

جالب است بدانید که آخرین باری که خورشید در این منطقه بود دایناسورها در حال ظهور بر روی زمین بودند، خورشید در طول عمر خود فقط ۱۸ تا ۲۰ بار به دور کهکشان چرخیده است. با این حساب خورشید ما ۱۸٫۴ سال کهکشانی سن داشته، و سن جهان نیز تقریباً ۶۱ سال کهکشانی است. 

آینده کهکشان راه شیری

یک نبرد عظیم کهکشانی بین دو کهکشان آندرومدا و راه شیری در حال وقوع است. این دو کهکشان با سرعت ۲۸۸۰۰۰ کیلومتر در ساعت به سمت هم دیگر حرکت می‌کنند و طبق پیش‌بینی‌ها ۴٫۵ میلیارد سال دیگر در هم دیگر ادغام خواهند شد (راه شیری و آندرومدا ۴٫۵ میلیارد سال دیگر با هم برخورد خواهند کرد). براساس تحقیقات جدید این برخورد با شدت نبوده و بلکه به نوعی اثر جزر و مدی متقابل خواهد بود، به این معنی که هیچ کدام از ستاره‌ها یا سیارات دو کهکشان با هم دیگر برخورد نخواهند کرد.

بیشتر بخوانید: ۱۰ نکته خواندنی درباره کهکشان راه شیری