کهکشان راه شیری؛ حقایقی جالب درباره خانه کیهانی ما

ستاره | سرویس محتوای کمک درسی – تماشای آسمان شب همواره و در همه ادوار زندگی انسان‌ها، شگفت انگیز و جالب توجه بوده است. گویی اسرار آسمان بالای سر ما، هرگز تمامی ندارد و هر لحظه چالش‌های تازه‌ای را پیش روی بشر همیشه کنجکاو، قرار می‌دهد. در این بین، کهکشانی که خانه کیهانی ماست، از دیرباز در مرکز توجه انسان قرار داشت. کهکشانی مارپیچی که همه ستاره‌های شب را در خود جای داده و خورشید و تمام سیارات اطراف آن هم، بخشی از این گستره وسیع کهکشان را تشکیل می‌دهند. با ما همراه باشید تا کهکشان راه شیری و رمز و راز‌های نهفته در آن را بیشتر بشناسید.

 

کهکشان راه شیری چیست؟

به طور کلی، «کهکشان» گروه بزرگی از ستاره ها، گاز‌ها و گرد و غبار را تشکیل می‌دهد که به وسیله نیروی جاذبه به هم متصل می‌شوند.

کهکشان‌ها به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• کهکشان‌های مارپیچی
• کهکشان‌های بیضوی
• کهکشان‌های بی‌قاعده

خوب است بدانید که ۷۰ درصد (حدود دو سوم) از کهکشا‌ن‌هایی که تاکنون شناخته‌شده‌اند، مارپیچی هستند.

کهکشان راه شیری (The Milky Way Galaxy) که منظومه شمسی ما در آن قرار دارد، یک کهکشان مارپیچی با یک برآمدگی در وسط و چهار بازوی اصلی است. همچنین، دو بازوی فرعی و دو بازوی کوچک موسوم به سیخک (Spurs) دارد. منظومه شمسی و زمین ما درون یکی از این سیخک‌ها با نام بازوی شکارچی (Orion Arm) قرار گرفته‌اند. نوار پهن و سپید و درخشانی به پهنای تقریباً ۳۰ درجه، که شب‌ها بر پهنه آسمان کاملا تاریک رویت می‌شود، در واقع مرکز کهکشان ما است. البته صرفا به شکلی که از یکی از بازو‌های بیرونی خود (موقعیت زمین) دیده می‌شود. 

 

 

کهکشان راه شیری، متشکل از میلیارد‌ها ستاره و سیاره و صد‌ها سیاه چاله می‌باشد. این کهکشان، ۱۰۰ هزار سال نوری طول و ۲۰۰ هزار سال نوری قطر دارد و جرمی برابر با ۴۰۰ میلیارد تا ۷۸۰ میلیارد برابر جرم خورشید را برایش تخمین می‌زنند. شمارش تعداد ستارگان موجود در کهکشان راه شیری، از موقعیت ما در داخل کهکشان بسیار دشوار است. بر این اساس، بهترین تخمین‌ها به ما می‌گوید که کهکشان راه شیری تقریباً ۱۰۰ میلیارد ستاره دارد که یکی از آن‌ها خورشید است.

 

«راه شیری» نامی باستانی است که از نیاکان زمین به جای مانده است. وجه تسمیه این نام از آنجا می‌آید که کهکشان در آسمان شب، به شکل یک راه مه مانند و شبیه به شیر ریخته شده، دیده می‌شود. از طرفی نام «راه شیری» را برگرفته از کلمه لاتین «Via Lactea» می‌دانند که در زبان یونانی به معنای کهکشان به کار می‌رود.

بنا به نظریه خواجه نصیرالدین طوسی -فیلسوف و منجم شهیر ایرانی- کهکشان راه شیری از تعداد بسیار زیادی ستاره کوچک و خوشه‌های ستاره‌ای تشکیل شده که 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. در ادبیات فارسی نیز از کهکشان راه شیری با عنوان «راه کاهکشان» نام برده شده، چراکه شکل ظاهری آن به صورتی دیده می‌شود که گویی کاه در پهنای آسمان کشیده شده است.

 

 

کهکشان راه شیری چگونه تشکیل شد؟

محققان بر این باورند که کهکشان‌های بزرگی مانند کهکشان راه شیری از ادغام کهکشان‌های کوچک‌تر ایجاد شده‌اند. یافته‌هایی در این مورد می‌گوید که کهکشان راه شیری در حدود ۱۰ یا ۱۳ میلیارد سال پیش، با کهکشان بزرگ دیگری به نام گایا انسلادوس (Gaia-Enceladus) ترکیب و در نهایت به شکل امروزی درآمده است. در واقع «گایا انسلادوس» کهکشان کوتوله‌ای بود که با کهکشان اصلی با اندازه حدود چهار برابر بزرگ‌تر از خود ادغام شد.

ماجرا از این قرار بود که یک برخورد شدید بین یک سیستم بزرگ و سیستم کوچکتر «گایا انسلادوس» اتفاق می‌افتد. در نتیجه این برخورد، برخی از ستاره‌ها و آن‌هایی که از «گایا انسلادوس» باقیمانده بودند، هاله کنونی راه شیری را تشکیل دادند. انفجار‌های شدیدی که پس از آن در این ستاره‌ها رخ داد و کاهش مقدار گاز‌ها در طی شش میلیون سال گذشته، به شکل گیری دیسک کنونی راه شیری انجامید.

ستاره‌های کنونی موجود در این کهکشان بیشتر قسمت هاله کهکشان راه شیری و همچنین یک دیسک ضخیم را شکل می‌دهند. البته با وجود برآمدگی مرکز کهکشان، ما قادر به مشاهده‌ی درصد کمی از تمام ستارگان کهکشان هستیم. در مرکزی‌ترین نقطه‌ی کهکشان نیز، سیاه چاله‌ای غول آسا و فوق سنگین با جرمی چند میلیارد برابر جرم خورشید وجود دارد. این سیاه چاله در ایتدا کوچک بود، ولی با تغذیه از ذخیره‌ی فراوان گاز و غبار اطرافش به تدریج به شکل غول آسای کنونی در آمده است. عظمت این سیاه چاله‌ی مرکز کهکشان به قدری است که حتی ستاره‌های در دسترس را هم می‌بلعد.

 

 

چرا کهکشان راه شیری مارپیچی است؟

مارپیچی بودن راه‌شیری بر اثر گرانش آن و به طور دقیق‌تر، به دلیل گردش ماده به دور مرکز کهکشان اتفاق افتاده است. عکس‌هایی که در زمین و فضا و در جهات مختلف، از دیسک کهکشان راه شیری گرفته شده، غلظت ستاره‌ها در یک باند را نمایش می‌دهد. به عبارت بهتر، اگر در یک کهکشان بیضوی زندگی می‌کردیم، می‌دیدیم که ستاره‌های کهکشان ما در سراسر آسمان پراکنده می‌شوند، نه در یک باند واحد.

 

آیا کهکشان راه شیری کمربند حیات دارد؟

قبل از اینکه پاسخ این پرسش را بدانید، بهتر است با مفهوم «کمربند حیات» آشنا شوید. مفهومی که از سال ۱۹۵۳ میلادی مطرح شد. کمربند حیات (Circumstellar Habitable Zone) ناحیه‌ای در اطراف یک ستاره را گویند که به سیارات با فشار اتمسفر کافی، این امکان را می‌دهد تا آب به صورت مایع روی سطح سیاره وجود داشته باشد. پر واضح است که آب مایع، لازمه زندگی می‌باشد و بر این اساس، زمین در محدودۀ کمربند حیات منظومۀ شمسی قرار دارد. اما آیا امکان زیست فرازمینی هم وجود دارد؟! 

 

 

بر اساس اطلاعات تلسکوپ فضایی کپلر ناسا، امکان وجود نزدیک ۴۰ میلیارد سیاره زمین‌سان در کهکشان راه شیری وجود دارد که در کمربند حیات در حال گردش حول ستاره خود باشند. نزدیکترین این سیارات در حدود ۱۲ سال نوری از زمین فاصله دارد، اما همه جای راه شیری برای حیات مناسب نیست؛ چراکه در معیار‌های مشخص شده، به میزان تابش‌های خطرناک و مضر برای حیات و همچنین وجود مواد لازم برای تشکیل حیات نیز توجه می‌شود.

به طور مثال، در مرکز کهکشان راه شیری، تراکم ستاره‌ها بسیار زیاد بوده و تشعشعات این تعداد ستاره، امکان شکل‌گیری حیات را به خطر می‌اندازد. از طرفی برای شکل گیری حیات، به اکسیژن و کربن نیاز هست که میزان این عناصر در نواحی و لبه‌های بیرونی کهکشان بسیار اندک است. چنانچه خورشید و منظومۀ شمسی در فاصلۀ ۲۷ هزار سال نوری از مرکز کهکشان، یعنی نزدیک به لبۀ بیرونی کمربند حیات، قرار گرفته اند.

خوب است بدانید که، اخترشناسان از چهار اصل اساسی، برای تشکیل حیات پیشرفته اسم می‌برند. این چهار اصل عبارتند از:

1. وجود یک ستاره میزبان
2. وجود مقدار کافی عناصر سنگین برای ایجاد سیارات خاکی (مانند زمین)
3. زمان کافی برای تکامل زیست شناختی
4. محیطی بدون پرتو‌های گاما یا ابرنواختر‌های تهدید کننده زندگی

با این تفاسیر، کمربند حیاتِ کهکشان راه شیری، از بیرون ناحیۀ مرکزی کهکشان، یعنی در فاصلۀ ۱۳ هزار سال نوری از مرکز آن، آغاز شده و در وسط صفحه آن، یعنی در فاصلۀ ۳۳ هزار سال نوری از مرکز، پایان می‌یابد.

 

 

چند کهکشان را با چشم غیر مسلح (Naked eye) می‌توان مشاهده کرد؟

همانگونه که ذکر شد، کهکشان راه شیری متشکل از نوار روشن ستارگان است که در سراسر آسمان امتداد دارند. این گروه از ستاره‌ها را می‌توان با چشم غیر مسلح در مکان‌هایی با آسمان تاریک شب مشاهده کرد. حال از میان میلیارد‌ها کهکشانی که در عالم وجود دارند، به غیر از راه شیری، تنها سه نمونه را بدون هیچ گونه ابزار خاصی می‌توان رصد کرد: ابر‌های بزرگ و کوچک ماژلانی و کهکشان آندرومدا.

 

 

ابر‌های ماژلانی بزرگ و کوچک (Magellanic Clouds) با حدود ۱۶۰۰۰۰ سال نوری فاصله از زمین، به راحتی از آسمان نیمکره جنوبی دیده می‌شوند. این دو جرم ابر مانند، کهکشان‌های اقماری کهکشان مارپیچی بزرگ راه شیری ما هستند. اجرامی در صورت فلکی اژدها، که به افتخار کاشف اولیه‌شان، «فردینان ماژلان» دریانورد پرتغالی قرن ۱۶، به این نام موسوم شده‌اند.

 

 

دیگر کهکشانی که بدون تلسکوپ قابل رویت می‌باشد، کهکشان آندرومدا (Andromeda Galaxy) است. این کهکشان بزرگ مارپیچی، نزدیک‌ترین همسایه کهکشان راه شیری محسوب می‌شود. «آندرومدا» حدود ۲.۵ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد و با دید خوب و یک آسمان بسیار تاریک، از نیمکره شمالی قابل مشاهده است.

 

• قطر کهکشان ما ۲۰۰ هزار سال نوری بوده و جرمی برابر با ۴۰۰ میلیارد تا ۷۸۰ میلیارد برابر جرم خورشید دارد که به اعتقاد دانشمندان ۹۰ درصد از این جرم مربوط به ماده تاریک است.
• سن قدیمی‌ترین ستاره‌ای که تاکنون در کهکشان کشف شده، در حدود ۶/۱۳ میلیارد سال تخمین زده شده است. سن اکثر ستارگانی که تاکنون اندازه گیری شده‌اند را نیز، بین ۱۱ میلیارد تا ۱۳ میلیارد تخمین می‌زنند. با این حساب، بیش از نیمی از ستاره‌هایی که در کهکشان راه شیری، یافت می‌شوند از خورشیدِ ۴.۵ میلیارد ساله، پیرتر هستند.
• بر خلاف تصوری که می‌گفت: کهکشان ما همانند یک پنکیک صاف است، مطالعات جدید نشان داده که راه شیری در واقع پیچ خورده و تاب‌دار است. هر چه ستاره‌ها از مرکز کهکشان دورتر می‌شوند، بیشتر پیچ و تاب خورده و شکل S به خود می‌گیرند.
• در اطراف کهکشان راه شیری، یک هاله عظیم گاز گرم قرار گرفته که صد‌ها هزار سال نوری امتداد دارد. با وجود اینکه این هاله به بزرگی مجموع تمام ستارگان راه شیری است، اما فقط به اندازه دو درصد کهکشان، ستاره دارد.
• تقریباً ۴۰۰۰ سیاره شبه زمین و نزدیک به ۳۰۰۰ سیستم ستاره‌ای در کهکشان راه شیری وجود دارد.
• در کهکشان راه شیری هرچه به سمت مرکز و به طرف سیاه‌چاله کمان‌ای می‌رویم، مرکز کهکشان درخشان‌تر می‌شود.
• خورشید و منظومه شمسی ما، ۲۵۰ میلیون سال طول می‌کشد تا از مرکز کهکشان راه شیری عبور کند.
• راه شیری بعد از کهکشان آندرومدا بزرگترین کهکشان در گروه محلی (Local Group) به حساب می‌آید و مثلث (Triangulum Galaxy) در رتبه سوم این گروه ۵۴ کهکشانی قرار دارد. (گروه محلی نام یکی از خوشه‌های کهکشانی است که شامل کهکشان آندرومدا، راه شیری، مثلث و ۵۱ کهکشان کوچک دیگر می‌شود.)
• کهکشان آندرومدا و راه شیری سرانجام به همدیگر برخورد می‌کنند. این دو کهکشان با سرعت ۲۸۸۰۰۰ کیلومتر در ساعت به سمت همدیگر حرکت می‌کنند و طبق آخرین پیش‌بینی‌ها کهکشان آندرومدا و کهکشان راه شیری ۴٫۵ میلیارد سال دیگر به همدیگر برخورد خواهند کرد. در این میان، کهکشانی باقی خواهد ماند که صدمه‌ی کمتری ببیند!

 

 

سخن پایانی

در پایان بهتر است بدانید که تمام تصاویری که از کهکشان راه شیری وجود دارند، اثری هنری یا تصویری از سایر کهکشان‌هاست. دانش و امکانات بشر، هنوز برای درک بهتر این فضای لایتناهی، کوچک و حقیر به نظر می‌رسد. علاوه بر وجود هاله بزرگ گاز گرم در اطراف کهکشان، برآمدگی مرکز کهکشان راه شیری هم، حاوی گاز، ستاره‌ها و گرد و غبار چنان غلیظی است که نمی‌توان آن را دید، چه رسد به آنکه بخواهیم آن طرف این برآمدگی را هم رصد کنیم!

بر این اساس، اندازه گیری و مشاهده دقیق کهکشان برای دانشمندان بسیار دشوار است، چراکه بشر امکان خروج از کهکشان را ندارد و همه یافته‌هایش منوط به اطلاعاتی است که از داخل کهکشان راه شیری به دست می‌آورد. 

بدون شک، هنوز پرسش‌های بسیاری در ارتباط با کهکشان راه شیری و دنیای پیرامونش برای همه ما وجود دارد. پاسخ برخی از سوالات متداول را می‌توانید اینجا و از زبان یک متخصص علم نجوم جستجو کنید. 

اگر تا انتهای این مقاله ما را همراهی کرده‌اید، قطعا شما هم از علاقه‌مندان به علم نجوم و کیهان‌شناسی هستید. پس پیشنهاد ستاره را برای خوانش مطالب سیاره‌های قابل سکونت و حیات در مریخ را نیز از دست ندهید.

 

منابع: Space | Imagine the universe | livescience