ترکیب، ساختار و اندازه کهکشان ما

2024 نویسنده: Miguel Ramacey | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 06:18

کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی راه راه است. قطر کهکشان ما بین 100000 تا 180000 سال نوری است. دانشمندان تخمین زده اند که شامل 100 تا 400 میلیارد ستاره است. احتمالاً حداقل 100 میلیارد سیاره در کهکشان راه شیری وجود دارد. منظومه شمسی در داخل قرص، در فاصله 26490 سال نوری از مرکز کهکشانی، در لبه داخلی بازوی شکارچی، یکی از غلظت‌های مارپیچی گاز و غبار قرار دارد. ستارگان در درونی ترین 10000 سال نوری یک برآمدگی و یک یا چند میله تشکیل می دهند. مرکز کهکشانی یک منبع رادیویی شدید به نام کمان A است که احتمالاً یک سیاهچاله کلان جرم با جرم 4.100 میلیون خورشیدی است.

سرعت و تابش

ستارگان و گازها در محدوده وسیعی از فواصل از مدار مرکز کهکشانی با سرعتی در حدود ۲۲۰ کیلومتر در ثانیه حرکت می کنند. سرعت چرخشی ثابت برخلاف قوانین دینامیک کپلری است و نشان می‌دهد که اکثر آنهاجرم کهکشان راه شیری تابش الکترومغناطیسی ساطع یا جذب نمی کند. این توده را "ماده تاریک" نامیده اند. دوره چرخش در موقعیت خورشید حدود 240 میلیون سال است. کهکشان راه شیری با سرعتی در حدود 600 کیلومتر در ثانیه نسبت به چارچوب های مرجع برون کهکشانی حرکت می کند. قدیمی‌ترین ستارگان کهکشان راه شیری تقریباً به اندازه خود کیهان قدمت دارند و احتمالاً اندکی پس از عصر تاریکی بیگ بنگ شکل گرفته‌اند.

ظاهر

مرکز کهکشان راه شیری از زمین به صورت نواری مه آلود از نور سفید با عرض حدود 30 درجه که در آسمان شب قوس دارد قابل مشاهده است. تمام ستارگان منفرد در آسمان شب که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده هستند بخشی از کهکشان راه شیری هستند. نور از تجمع ستارگان حل نشده و سایر مواد واقع در جهت صفحه کهکشانی می آید. مناطق تاریک درون نوار، مانند شکاف بزرگ و کوالسک، مناطقی هستند که غبار بین ستاره‌ای نور ستاره‌های دور را مسدود می‌کند. منطقه ای از آسمان که کهکشان راه شیری پنهان می کند، منطقه اجتناب نامیده می شود.

روشنایی

کهکشان راه شیری درخشندگی سطحی نسبتاً کمی دارد. دید آن را می توان با پس زمینه هایی مانند نور یا مهتاب بسیار کاهش داد. برای اینکه کهکشان راه شیری قابل مشاهده باشد، آسمان باید تاریک تر از حد معمول باشد. اگر حد قدر تقریباً 5.1+ یا بیشتر باشد، باید قابل مشاهده باشد و جزئیات بیشتری را در +6.1 نشان دهد. این امر دیدن کهکشان راه شیری را از مناطق شهری یا حومه‌ای با نور روشن دشوار می‌کند، اما در مناطق روستایی بسیار قابل مشاهده است.ماه در زیر افق است. "اطلس جدید جهانی روشنایی مصنوعی آسمان شب" نشان می دهد که بیش از یک سوم جمعیت جهان به دلیل آلودگی هوا نمی توانند کهکشان راه شیری را از خانه خود ببینند.

اندازه کهکشان راه شیری

کهکشان راه شیری دومین کهکشان بزرگ در گروه محلی است، با قرص ستاره‌ای آن حدود ۱۰۰۰۰۰ لیت (۳۰ کیلو‌پی‌سی) قطر و حدود ۱۰۰۰ لیتا (۰.۳ کیلو‌پی‌سی) ضخامت. رشته حلقه ای شکل از ستارگان که به دور راه شیری پیچیده شده اند ممکن است متعلق به خود کهکشان باشد و در بالا و پایین صفحه کهکشانی در نوسان است. اگر چنین است، این قطر 150000-180000 سال نوری (46-55 kpc) را نشان می دهد.

توده

برآورد جرم کهکشان راه شیری بسته به روش و داده های مورد استفاده متفاوت است. در انتهای پایین محدوده تخمینی، جرم کهکشان راه شیری 5.8 × 1011 جرم خورشیدی (M☉) است که تا حدودی کمتر از جرم کهکشان آندرومدا است. اندازه گیری ها با استفاده از یک آرایه پایه بسیار طولانی در سال 2009 سرعت 254 کیلومتر بر ثانیه (570000 مایل در ساعت) را برای ستاره های لبه بیرونی کهکشان راه شیری نشان داد. از آنجایی که سرعت مداری به جرم کل در شعاع مداری بستگی دارد، این نشان می‌دهد که کهکشان راه شیری پرجرم‌تر است، تقریباً برابر با جرم کهکشان آندرومدا در 7×1011 M☉ در 160000 لیتر (49 kpc) از مرکز آن. در سال 2010، اندازه گیری سرعت شعاعی ستارگان هاله نشان داد که جرم موجود در 80 کیلوپارسک 7×1011 M☉ است. طبق مطالعه ای که در سال 2014 منتشر شد، جرم کل کهکشان راه شیری8.5×1011 M☉ تخمین زده شده است، که تقریباً نیمی از جرم کهکشان آندرومدا است.

ماده تاریک

بیشتر کهکشان راه شیری ماده تاریک است، شکلی ناشناخته و نامرئی از آن، که به صورت گرانشی با ماده معمولی برهم کنش دارد. هاله ماده تاریک به طور نسبتاً مساوی در فاصله ای بیش از صد کیلومتر (kpc) از مرکز کهکشانی توزیع شده است. مدل های ریاضی کهکشان راه شیری نشان می دهد که جرم ماده تاریک 1-1.5×1012 M☉ است. مطالعات اخیر محدوده جرمی 4.5×1012 M☉ و ابعاد 8×1011 M☉ را نشان می دهد.

گاز بین ستاره ای

جرم کل ستارگان کهکشان راه شیری بین 4.6×1010 M☉ و 6.43×1010 M☉ تخمین زده می شود. علاوه بر ستارگان، یک گاز بین ستاره ای نیز وجود دارد که 90 درصد هیدروژن و 10 درصد هلیوم دارد که دو سوم هیدروژن به صورت اتمی و یک سوم باقیمانده به شکل هیدروژن مولکولی است. جرم این گاز برابر با 10 درصد یا 15 درصد از کل جرم ستارگان کهکشان است. غبار بین ستاره ای 1% دیگر از جرم کل را تشکیل می دهد.

ساختار و اندازه کهکشان ما

کهکشان راه شیری بین 200 تا 400 میلیارد ستاره و حداقل 100 میلیارد سیاره دارد. رقم دقیق به تعداد ستارگان بسیار کم جرم بستگی دارد که تشخیص آنها دشوار است، به ویژه در فواصل بیش از 300 لیتر از خورشید. در مقایسه، کهکشان همسایه آندرومدا دارای تقریباً سه تریلیون ستاره است و بنابراین از اندازه کهکشان ما بیشتر است. راه شیریهمچنین ممکن است حاوی ده میلیارد کوتوله سفید، میلیاردمین ستاره نوترونی و صد میلیون سیاهچاله باشد. فضای بین ستاره ها را پر می کند قرصی از گاز و غبار به نام محیط بین ستاره ای. این دیسک حداقل از نظر شعاع با ستارگان قابل مقایسه است، در حالی که ضخامت لایه گازی از صدها سال نوری برای گاز سردتر تا هزاران سال نوری برای گاز گرمتر متغیر است.

کهکشان راه شیری شامل یک ناحیه هسته میله ای شکل است که توسط صفحه ای از گاز، غبار و ستاره احاطه شده است. توزیع جرم در کهکشان راه شیری شباهت زیادی به نوع Sbc هابل دارد که نشان دهنده کهکشان های مارپیچی با بازوهای نسبتاً آزاد است. ستاره شناسان برای اولین بار در دهه 1960 شروع به شک کردند که راه شیری یک کهکشان مارپیچی بسته است، نه یک کهکشان مارپیچی معمولی. ظن آنها توسط رصدهای تلسکوپ فضایی اسپیتزر در سال 2005 تأیید شد، که در آن سد مرکزی راه شیری بزرگتر از آنچه قبلا تصور می شد بود.

تصورات در مورد اندازه کهکشان ما ممکن است متفاوت باشد. قرص ستارگان کهکشان راه شیری لبه تیز ندارد که فراتر از آن هیچ ستاره ای وجود نداشته باشد. در عوض، غلظت ستارگان با فاصله گرفتن از مرکز کهکشان راه شیری کاهش می یابد. به دلایلی که مشخص نیست، فراتر از شعاع حدود 40000 لیتری از مرکز، تعداد ستاره‌ها در هر پارسک مکعبی بسیار سریع‌تر کاهش می‌یابد. قرص کهکشانی اطراف یک هاله کهکشانی کروی متشکل از ستارگان و خوشه های کروی است که بیشتر به سمت بیرون گسترش می یابد اما اندازه آن توسط مدارها محدود می شود.دو ماهواره کهکشان راه شیری - ابرهای ماژلانی بزرگ و کوچک، که نزدیکترین آنها در فاصله حدود 180000 لیتری از مرکز کهکشانی قرار دارد. در این فاصله یا فراتر از آن، مدار اکثر اجرام هاله ای توسط ابرهای ماژلانی نابود می شود. بنابراین، چنین اجسامی احتمالاً از مجاورت کهکشان راه شیری پرتاب می شوند.

منظومه های ستاره ای و سیارات مستقل

یک سوال در مورد اندازه کهکشان راه شیری یک سوال در مورد بزرگی کهکشان ها به طور کلی است. هم رصدهای ریز لنز گرانشی و هم رصدهای گذر سیاره ای نشان می دهد که حداقل به تعداد ستاره های کهکشان راه شیری سیارات ستاره دار وجود دارد. و اندازه‌گیری‌های میکرولنزینگ نشان می‌دهد که سیارات مستقل بیشتری نسبت به خود ستاره‌ها وجود دارد که به ستارگان میزبان متصل نیستند. طبق روش Meilin، حداقل یک سیاره در هر ستاره وجود دارد که در نتیجه حدود 100-400 میلیارد تخمین زده می شود.

به منظور درک ساختار و اندازه کهکشان ما، دانشمندان اغلب تجزیه و تحلیل های مختلفی از این نوع انجام می دهند و دائماً داده های قدیمی را به روز می کنند و تجدید نظر می کنند. به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل دیگری از داده های کپلر در ژانویه 2013 نشان داد که حداقل 17 میلیارد سیاره فراخورشیدی به اندازه زمین در کهکشان راه شیری وجود دارد. در 4 نوامبر 2013، ستاره شناسان بر اساس داده های مأموریت فضایی کپلر گزارش دادند که در محدوده ستارگان و کوتوله های قرمز مناسب برای خورشید در منطقه راه شیری، تا 40میلیارد سیاره به اندازه زمین، 11 میلیارد از این سیاره های تخمینی ممکن است به دور ستاره های خورشید مانند بچرخند. بر اساس مطالعه‌ای در سال ۲۰۱۶، نزدیک‌ترین سیاره ممکن است ۴.۲ سال نوری از ما فاصله داشته باشد. تعداد این سیارات به اندازه زمین ممکن است از غول های گازی بیشتر باشد. علاوه بر سیارات فراخورشیدی، ستاره های دنباله دار خارج از منظومه شمسی نیز کشف شده اند و ممکن است در کهکشان راه شیری رایج باشند. اندازه ستاره ها و کهکشان ها ممکن است متفاوت باشد.