مقالات
در حال خواندن
کهکشان
0

کهکشان

توسط رضا قهرمانی۱۵ فروردین, ۱۳۹۶

کهکشان سیستمی از ستارگان، گرد و غبار و گاز است که به وسیله نیروهای جاذبه ای، کنار یکدیگر نگه داشته می شوند. انواع کهکشان ها عبارتند از: کهکشان های مارپیچی (با بازو)، بیضوی (بدون بازو) و بی قاعده (بدون تقارن گردشی).

کهکشان مارپیچی به شکل فرفره است. با بازوهایی مارپیچی که از یک برآمدگی مرکزی به خارج پیچ خورده اند. کهکشانی که در عکس می بینید، به نام M100 شناخته می شود و خیلی شبیه به کهکشان راه شیری ما است. کهکشان راه شیری مجموعه ای از ستارگان، گرد و غبار و گاز در اطراف مرکزش دارد. (عکس از ناسا)

کهکشان مارپیچی به شکل فرفره است. با بازوهایی مارپیچی که از یک برآمدگی مرکزی به خارج پیچ خورده اند. کهکشانی که در عکس می بینید، به نام M100 شناخته می شود و خیلی شبیه به کهکشان راه شیری ما است. کهکشان راه شیری مجموعه ای از ستارگان، گرد و غبار و گاز در اطراف مرکزش دارد. (عکس از ناسا)

کهکشان ها طیف پیوسته ای از انرژی از خود ساطع می کنند که شامل بعضی امواج رادیویی، اشعه ایکس، اشعه مادون قرمز و اشعه ماورای بنفش است. زمین، خورشید و بقیه منظومه شمسی ما یک بخش بسیار کوچک از کهکشان راه شیری هستند. کهکشان راه شیری کهکشانی مارپیچی است.

کهکشان راه شیری فقط جزیی از یک گروه کهکشانی به نام “گروه محلی” است. در داخل گروه محلی، کهکشان راه شیری با سرعت حدود ۳۰۰ کیلومتر درثانیه حرکت می کند (به سمت صورت فلکی ویرگو).

نزدیک ترین کهکشان به کهکشان ما، ممکن است کهکشان قوس (ساگیتاریوس، Sagittarius) باشد که حدود ۸۰۰۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد. “ابر ماژلانی بزرگ” کهکشان نزدیک دیگر به کهکشان ما است.

دانشمندان تخمین می زنند که بیش از ۱۰۰ میلیارد کهکشان در جهان قابل مشاهده ما پخش شده باشند. ستاره شناسان با تلسکوپ از میلیون ها کهکشان عکس برداری کرده اند.

دورترین کهکشانی که تاکنون عکس برداری شده، معادل ده میلیارد تا ۱۳ میلیارد سال نوری از کهکشان ما فاصله دارد. یک سال نوری فاصله ای است که نور در خلأ در یک سال طی می کند (حدود ۵.۸۸ تریلیون مایل یا ۹.۴۶ تریلیون کیلومتر).

قطر کهکشان ها از چند هزار تا نیم میلیون سال نوری متغیر است. کهکشان های کوچک کمتر از یک میلیارد ستاره دارند. کهکشان های بزرگ بیش از یک تریلیون ستاره دارند. کهکشان راه شیری قطری حدود ۱۰۰۰۰۰ سال نوری دارد. در کهکشان راه شیری حدود ۱۰۰ میلیارد ستاره وجود دارد. منظومه شمسی ما حدود ۲۵۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان راه شیری فاصله دارد.

تنها سه کهکشان در خارج از کهکشان راه شیری با چشم غیر مسلح قابل مشاهده هستند. مردم در نیمکره شمالی می توانند کهکشان آندرومدا (Andromeda) که حدود دو میلیون سال نوری با ما فاصله دارد را ببینند. مردم در نیمکره جنوبی می توانند ابر ماژلانی بزرگ را ببینند که حدود ۱۶۰۰۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد و ابر ماژلانی کوچک که حدود ۱۸۰۰۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد نیز قابل مشاهده است.

گروه های کهکشان ها

کهکشان ها به شکل نابرابری در فضا توزیع شده اند. به طوری که بعضی از کهکشان ها همسایه نزدیکی ندارند. کهکشان هایی هستند که با هم جفتند و به این ترتیب همراه با کهکشان دیگری با هم می گردند. اما بیشتر کهکشان ها در گروه هایی به نام خوشه (Cluster) پیدا می شوند. یک خوشه ممکن است حاوی چند تا چندین هزار کهکشان باشد. خوشه ها ممکن است قطری به بزرگی ده میلیون سال نوری داشته باشند.

خوشه های کهکشان ها در ساختارهای بزرگ تری به نام “ابرخوشه ها” (supercluster) گروه بندی شده اند. در مقیاس های حتی بزرگ تر، کهکشان ها در شبکه های بسیار عظیم الجثه ای مرتب شده اند. شبکه ها شامل  کهکشان هایی هستند که به هم متصلند و با مناطق نسبتاً خالی احاطه شده اند. یکی از بزرگ ترین ساختارهایی که تاکنون نقشه برداری شده، شبکه ای از کهکشان ها است که به عنوان “دیوار بزرگ” شناخته می شود. این ساختارها بیش از ۵۰۰ میلیون سال نوری درازا و ۲۰۰ میلیون سال نوری پهنا دارد.

شکل کهکشان ها

ستاره شناسان بیشتر کهکشان ها را از روی شکلشان طبقه بندی می کنند. چون کهکشان ها یا مارپیچی یا بیضی شکل هستند. کهکشان مارپیچی مثل یک دیسک با یک برآمدگی در مرکزش است. این دیسک مشابه یک فرفره است. بازوان مارپیچی روشن دارد که از برآمدگی مرکزی به صورت پیچ پیچی به اطراف ادامه دارد. همه کهکشان های مارپیچی می گردند، ولی به آهستگی. برای مثال کهکشان راه شیری هر ۲۵۰ میلیون سال یک بار یک دور گردشش را کامل می کند.

ستارگان جدید از گاز و گرد و غبار موجود در داخل کهکشان های مارپیچی تشکیل می شوند. گروه های کوچک تر ستارگان موسوم به خوشه های کروی اغلب کهکشان های مارپیچی را احاطه می کنند. یک خوشه کروی حدود یک میلیون ستاره دارد.

ستارگان جدید از گاز و گرد و غبار موجود در داخل کهکشان های مارپیچی تشکیل می شوند. گروه های کوچک تر ستارگان موسوم به خوشه های کروی اغلب کهکشان های مارپیچی را احاطه می کنند. یک خوشه کروی حدود یک میلیون ستاره دارد.

شکل کهکشان های بیضوی، از کره های کامل تا گویچه های صاف متغیر است. نوری که از کهکشان بیضی شکل خارج می شود، در مرکز بیشتر است و به تدریج در مناطق خارجی تر کهکشان ضعیف تر می شود. کهکشان های بیضوی نسبت به کهکشان های مارپیچی گرد و غبار و گاز کمتری دارند و به نظرمی رسد تعداد کمی از ستارگان جدید در آنها شکل می گیرد.

کهکشان های نوع سوم کهکشان های بی قاعده هستند که شکل ساده ای ندارند. بعضی از آنها بیشتر حاوی ستارگان آبی و ابرهای گازی هستند اما گرد و غبار کمی دارند. کهکشان “ابرهای ماژلانی” از این نوع هستند. بعضی دیگر از کهکشان های بی قاعده بیشتر از ستارگان روشن جوان و گاز و گرد و غبار تشکیل شده اند.

کهکشان ها هماهنگ با یکدیگر حرکت می کنند. گاهی به طور اتفاقی دو کهکشان به قدری به هم نزدیک می شوند که نیروی جاذبه هر یک شکل دیگری را تغییر می دهد. کهکشان ها حتی ممکن است با هم تصادف کنند. اگر کهکشان هایی که به  سرعت در حال حرکتند با هم تصادف کنند، ممکن است به طور مستقیم از میان هم عبور کنند یا یک کمی برهم اثر بگذارند یا اصلاً اثر نگذارند.

در کهکشان های بی قاعده مثل  SextanA، اشکال ساده ای مثل مارپیچ یا بیضی شکل دیده نمی شود

در کهکشان های بی قاعده مثل SextanA، اشکال ساده ای مثل مارپیچ یا بیضی شکل دیده نمی شود

به هر صورت حتی کهکشان هایی که کند حرکت می کنند هم با هم تصادف می کنند. آنها ممکن است به داخل یک کهکشان بروند و با آن یکی شوند و به کهکشانی تبدیل شوند که بزرگ تر از کهکشان های اولیه است. چنین یکی شدن هایی می تواند کلاف های مارپیچی از ستارگان به وجود آورد که ممکن است بیش از ۱۰۰۰۰۰ سال نوری به داخل فضا گسترش پیدا کند.

خروجی از کهکشان ها

همه کهکشان ها انرژی را به صورت طول موج های نور قابل مشاهده و دیگر انواع تابش های الکترومغناطیسی بیرون می دهند. تابش الکترومغناطیس شامل امواج رادیویی، اشعه مادون قرمز، نور قابل مشاهده، اشعه ماورای بنفش، اشعه ایکس و اشعه گاما می شود.

ESO510-13: تصویری که در سال 2001 با تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده کهکشان ESO510-13 را نشان می دهد که شکل بی قاعده ای دارد. دانشمندان عقیده دارند این کهکشان به این خاطر به هم تابیده شده که در این موقع یک کهکشان کوچک تر را جذب کرده

ESO510-13: تصویری که در سال ۲۰۰۱ با تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده کهکشان ESO510-13 را نشان می دهد که شکل بی قاعده ای دارد. دانشمندان عقیده دارند این کهکشان به این خاطر به هم تابیده شده که در این موقع یک کهکشان کوچک تر را جذب کرده

همه این شکل های تابش با هم طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهند.

انرژی ای که به وسیله کهکشان ها بیرون داده می شود، از منابع مختلفی تأمین می شود. بیشتر این انرژی ها به گرمای ستارگان و ابرهای گرد و غبار و گاز به نام سحابی مربوط است.

دورترین کهکشان ها هم چنان نوری دارند که تلسکوپ فضایی هابل می تواند از آنها عکسبرداری کند. آنهایی که در عکس درخشان ترند، کهکشان هایی هستند که به زمین نزدیک ترند و شیئی که نارنجی روشن است ستاره ای در کهکشان ما است

دورترین کهکشان ها هم چنان نوری دارند که تلسکوپ فضایی هابل می تواند از آنها عکسبرداری کند. آنهایی که در عکس درخشان ترند، کهکشان هایی هستند که به زمین نزدیک ترند و شیئی که نارنجی روشن است ستاره ای در کهکشان ما است

وقوع برخی حوادث هم مقدار زیادی انرژی تولید می کند. مثل: ۱-انفجارهای اخترها که در آن یکی از دو عضو یک سیستم ستاره ای دوتایی، گرد و غبار و گاز را به فضا پرتاب می کند. ۲-انفجارهای ابرنواختر که بسیار شدیدتر است. در این انفجار ستاره ای در خود فرو می ریزد، سپس بیشتر موادش به بیرون ریخته می شود.

میزان تراکم اشعه تابشی ساطع شده از یک ستاره به دمای سطح آن بستگی دارد.

برای مثال خورشید که دمای سطحش حدود ۵۵۰۰ درجه سانتی گراد است بیشتر تابشش را از بخش قابل مشاهده طیف الکترومغناطیسی انجام می دهد. تابش های از این دست که تراکمشان به دما بستگی دارد، از خورشید و ستارگان طبیعی دیگر صورت می گیرند و تابش گرمایی نامیده می شوند.

درصد کوچکی از کهکشان ها به نام کهکشان های فعال مقدار وحشتناکی انرژی بیرون می دهند. این انرژی از حوادثی که در اشیای واقع در مرکزشان رخ می دهد، ناشی می شود. توزیع طول موج های خروجی از آنها شبیه به ستارگان طبیعی نیست و بنابراین خروجی انرژیشان به عنوان تابش غیر حرارتی شناخته می شوند.

قدرتمندترین این اشیاء کواسارها (quasars) هستند که مقدار عظیمی انرژی شامل اشعه گاما، اشعه ایکس، اشعه ماورای بنفش، اشعه مادون قرمز و امواج رادیویی خارج می کنند. بعضی از کواسارها ۱۰۰۰ برابر کل انرژی ای که از کهکشان راه شیری خارج می شود را بیروساطع ن می کنند.

کهکشان سیفرت (Seyfert) یک کهکشان مارپیچی است که مقدار زیادی اشعه  مادون قرمز ساطع می کند و به همراه آن یا امواج رادیویی یا اشعه ایکس و یا هم امواج رادیویی و هم اشعه ایکس را ساطع می کند.

بعضی از کهکشان های فعال، فوران ها و ذرات شارژ شده الکتریکی و با انرژی بالا شامل پروتون های با شارژ مثبت و پوزیترون ها و الکترون های با شارژ منفی خارج می کنند. الکترون ها و پروتون ها از نوع ماده معمولی هستند. اما پوزیترون ها ذراتی با خواص دقیقاً مخالف الکترون ها هستند. آنها همان جرم (مقدار ماده) الکترون ها را دارند اما بار مخالف الکترون ها را دارند.

به نظر می رسد دلیل فعالیت زیاد در کهکشان های فعال، سیاهچاله های غول پیکر در مرکز این کهکشان ها باشد. سیاهچاله می تواند یک میلیارد برابر جرم خورشید را در خود داشته باشد. از آن جایی که سیاهچاله بسیار پرجرم و متراکم است، نیروی جاذبه آن به قدر کافی قوی است تا ستارگان نزدیک را متلاشی کند. در نتیجه گاز و گرد و غبار ناشی از نابودی این ستارگان به طرف سیاهچاله می روند و وزنشان به دیسک موادی که به دور سیاهچاله می گردند، اضافه می شود. در همان زمان ماده از بخش داخلی تر دیسک به داخل سیاهچاله سقوط می کند. هنگامی که ماده سقوط می کند انرژی از دست می دهد. بنابراین تابش و فورانی تولید می کند که از کهکشان به خارج پرتاب می شود.

کهکشان راه شیری یک کهکشان فعال نیست. اما منبع قوی ای برای انرژی تابشی در مرکزش دارد. دلیل این انرژی تابشی ممکن است یک سیاهچاله باشد. سیاهچاله ای که یک میلیون برابر جرم خورشید را در خود دارد.

منشأ کهکشان ها

دانشمندان دو نوع نظریه اصلی درباره منشأ کهکشان ها ارائه داده اند. نقطه شروع هردو نظریه بیگ بنگ است. بیگ بنگ انفجاری جهانی است که ده میلیارد تا ۲۰ میلیارد سال قبل شروع شد. مدت کوتاهی بعد از بیگ بنگ جرم های گازی شروع به جمع شدن یا فروریزی در داخل خود کردند. سپس نیروی جاذبه به آهستگی این جرم ها را به طرف داخل کهکشان ها فشرده کرد.

اما دو نوع نظریه متفاوت درباره این که کهکشان ها چگونه تکامل پیدا کرده اند وجود دارد. یک نظریه می گوید که ابتدا اشیای کوچک تر مثل خوشه های کروی تشکیل شدند. سپس این اشیاء یکی شدند تا کهکشان ها را تشکیل دهند. نظریه دیگر برعکس این را می گوید. یعنی ابتدا اشیای بزرگ تر مثل کهکشان ها و خوشه ها تشکیل شدند سپس گروه های کوچک تر ستارگان در داخل آنها شکل گرفتند. اما همه نظریه های بیگ بنگ در این نکته اشتراک دارند که هیچ کهکشان جدیدی از زمان های اولیه به بعد تشکیل نشده یا اگر هم تشکیل شده خیلی کم بوده.

تغییر رنگ به قرمز باعث جابجایی خطوط در طیف (نوار رنگ ها) شده. این طیف نور که به وسیله کهکشانی که از زمین دور می شود ساطع شده. چنان که می بینیم در انتهای دیاگرام خطوط به جانب رنگ قرمز می روند

تغییر رنگ به قرمز باعث جابجایی خطوط در طیف (نوار رنگ ها) شده. این طیف نور که به وسیله کهکشانی که از زمین دور می شود ساطع شده. چنان که می بینیم در انتهای دیاگرام خطوط به جانب رنگ قرمز می روند

بیشتر مشاهدات ستاره شناسی از نظریه های بیگ بنگ حمایت می کند. مطابق با این نظریه ها جهان هنوز در حال گسترش است. دو نوع از مشاهدات به طور قوی از ایده یک جهان در حال گسترش حمایت می کند.

این مشاهدات به این اشاره دارد که همه کهکشان ها از یکدیگر دور می شوند و این که دورترین کهکشان ها با بیشترین فاصله از کهکشان راه شیری, با سرعت خیلی بیشتری حرکت می کنند و از کهکشان های دیگر دور می شوند.

ارتباط بین سرعت و مسافت به وسیله ستاره شناس آمریکایی ادوین پی هابل در سال ۱۹۲۹ ارائه شد و به نام خود وی نامگذاری شد.

دانشمندان فاصله بین کهکشان ها را با اندازه گیری درخشش همه کهکشان ها یا نوع مشخصی از اشیای داخل آنها تخمین می زنند. این اشیاء شامل ستارگان متفاوت مثل ابرنواخترها هستند.

تکامل کهکشان های مارپیچی

ستاره شناسان هنوز به روشنی نمی فهمند کهکشان های مارپیچی چگونه تکامل پیدا کردند و چگونه هنوز وجود دارند. ابعاد این راز موقعی بیشتر روشن می شود که بدانیم کهکشان مارپیچی چگونه می گردند. کهکشان مثل کرم روی سطح فنجان پر از مایع حرکت می کنند. بخش داخلی تر کهکشان مثل یک چرخ کوزه گری می چرخد و بازوها  مثل دم آن هستند. تصور کنید که یک بازوی مارپیچی در طول حدود ۲۵۰ میلیون سال حول مرکز کهکشانش -مثل کهکشان راه شیری- می گردد. بعد از چند گردش و شاید پس از دو میلیارد سال بازوها به شکل پیوسته اجرامی به نام ستارگان تولید می کنند. اما تقریباً سن همه کهکشان های مارپیچی خیلی بیشتر از دو میلیارد سال است.

جوابی که برای این راز پیدا شده, بر تفاوت در نیروی جاذبه ای در سراسر کهکشان تکیه دارد. عاملی که ستاره ها، گرد و غبار و گاز را هل می دهد و باز به سوی خودش می کشد. این فعالیت، امواج فشرده ای تولید می کند. یک مثال مشابه از امواج فشرده، امواج صوتی معمولی است. هنگامی که کهکشان می گردد، به نظر می رسد که امواج در یک مسیر مارپیچی حرکت می کنند و به سوی بازوهای مارپیچی تشکیل شده از گرد و غبار و گاز متراکم هدایت می شوند. سپس ستارگان در بازوها تشکیل می شوند.

ستاره شناسان بزرگ ترین کهکشان مارپیچی را شناسایی کرده اند
ستاره شناسان کهکشان مارپیچی NGC 6872 را به عنوان بزرگترین کهکشان مارپیچی در جهان شناسایی کرده اند. این کهکشان ۲۰۰ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد. از یک رأس تا رأس دیگر این کهکشان بیش از ۵۲۲،۰۰۰ سال نوری است که پنج برابر بزرگ تر از کهکشان راه شیری است. بخشی از دلایل بزرگ بودن اندازه این کهکشان تعامل آن با کهکشانی در نزدیکیش است، IC 4970 از صدها میلیون سال پیش با باNGC 6872 تعامل دارد. این تعامل اندازه NGC 6872 را افزاایش داده و مناطق تشکیل ستاره های جدید را نیز به وجود آورده که جایی است که در آن نسبت به ستارگان موجود در دو کهکشان دیگر ستارگان خیلی جوان تری متولد می شوند. تعیین طول این کهکشان سالها به طول انجامیده و با ترکیبی از ابزار های مختلف صورت گرفته

واکنش شما چیست؟
I like it
0%
interested
0%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
رضا قهرمانی

دانشجوی مهندسی مکانیک

پاسخ بدهید