کهکشان راه شیری | هرآنچه باید از ساختار و ویژگی‌های آن بدانید!

همواره یکی از سؤالاتی که در ذهن افراد پیش می‌آید این است که کهکشان راه شیری چیست و در پس این پرده سیاه شب و ستارگان چه چیزی است؟ چه کسی تاکنون به این دنیای پر رمز و راز سفر کرده و چه اخباری را برای دیگران آورده است؟ کهکشان راه شیری (The Milky Way Galaxy) همواره سرشار از اسرار گوناگون بوده و بشریت با کمک پیشرفت‌های روزافزون تکنولوژی و استفاده از ابزارهای پیشرفته‌تر، قادر به کشف و رمزگشایی زیبایی‌های آن شده است. انتشارات هفت‌و‌نیم یکی ازپیشگامان چاپ و نشر کتاب علمی تخیلی برای نوجوانان، در این مطلب گوشه‌ای از زیبایی‌های کهکشان راه شیری را برایتان به تصویر کشیده‌است تا دیگر از این پس، با هر بار نگاه‌کردن به آسمان، بتوانید با ذهن خلاق‌تان تا عمق کهکشان راه شیری سفر کنید.

کهکشان راه شیری چیست؟

اولین سؤالی که آغازگر این ماجراجویی است، این است که “کهکشان راه شیری چیست؟”. در ابتدای مسیر باید خاطرنشان کرد که اخترشناسان بسیاری دچار کنجکاوی شدیدی شبیه احوالات شما عزیزان شده بودند، به‌ گونه‌ای که همواره در پی دستیابی به ابزاری دقیق و پیشرفته بوده‌اند تا چیزی فراتر از دیگر اخترشناسان کشف کنند.

زندگینامه ادوین هابل نشان می‌دهد که او یکی از فعال‌ترین اخترشناسان آمریکایی زمان خود بود که با تلسکوپ پیشرفته‌اش توانست به اعماق کهکشان سفر کند و گنجینه‌ای غنی از عجایب کهکشان راه شیری را کشف و در اختیار بشر قرار دهد.

در سال 2013 میلادی تلسکوپ هابل تصاویری را منتشر کرد که خبر از ابتدای خلقت هستی داشت. در گذر زمان و پس از تحقیق‌های مداوم اخترشناسان بر بررسی‌های هابل، اکنون اطلاعات ارزنده‌ای در خصوص نحوه شکل‌گیری کهکشان راه شیری و چگونگی تغییرات آن در دست بشریت است. بر اساس تحقیقات به‌دست‌آمده، محققین و اخترشناسان جهان بر این باورند که کهکشان راه شیری ابتدا توده‌ای گازی به رنگ آبی و با جرم پایین بوده که در واقع این گاز اساس تولد ستارگان و همچنین نور آبی نشانگر تولد ستارگان بوده است.

در تحقیقات انجام‌شده اخبار دیگری از ساختار کهکشان راه شیری نیز وجود دارد، به گونه‌ای که احتمال می‌رود در ابتدا این کهکشان پر رمز و راز همچون دیسکی مسطح با مرکزی برآمده بوده است که در گذر زمان تغییر کرده و به شکل امروزی خود درآمده است. امروزه کهکشان راه شیری ساختاری مارپیچی دارد که شگفتی‌های گوناگونی نظیر میلیاردها ستاره، سیاه‌چاله و سیاره را در دل خود جای داده است، به‌طوری‌که خورشیدی که هر روز بر سراسر سیاره ما می‌تابد، تنها یکی از ستارگان این کهکشان عظیم است. در واقع خورشید و سیارات مختلف از جمله زمین روی دیسک قرار دارند و برآمدگی موجود در مرکز کهکشان، مخزنی از ستارگان قدیمی و یک ابَر سیاه‌چاله است.

همان‌طور که کمی پیش‌تر نیز به آن اشاره کردیم و گفتیم که کهکشان راه شیری چیست، ساختار کنونی کهکشان راه شیری مارپیچی بوده که نشان از تغییر دو سمت دیسک مسطح ابتدایی دارد، به‌ طوری که احتمال می‌رود دو سمت دیسک به طور هم‌زمان تغییر کرده و بازوهایی از جنس گاز و گردوغبار را تشکیل داده‌اند که همچون پالایشگاه‌هایی قدرتمند ستارگان را تولید می‌کنند.

برای این که کودکان و نوجوانان مفاهیم علمی را بهتر بفهمند، باید به زبانی ساده و روان مفاهیم را به آن‌ها توضیح داد. در مطلب سیاه چاله چیست به زبان ساده درباره سیاه‌چاله و چگونگی ایجاد آن توضیح داده شده است.

ویژگی های کهکشان راه شیری

راه شیری، آن نوار شیری رنگ که در شب‌های صاف و تاریک در آسمان می‌درخشد، نه تنها خانه ما، بلکه یک کارخانه ستاره‌سازی کیهانی است. این کهکشان مارپیچی باشکوه، با بازوهای پر ستاره و گردوغبار، مکانی است که در آن ستارگان متولد می‌شوند، می‌درخشند و در نهایت خاموش می‌شوند. 

اما راه شیری تنها یک کارخانه نیست، بلکه یک اکوسیستم پیچیده است. ستارگان در طول زندگی خود عناصر سنگین‌تری را تولید می‌کنند که در نهایت به فضا پراکنده می‌شوند؛ این عناصر سنگین، مواد اولیه برای تشکیل سیارات و حتی حیات هستند. از جمله ویژگی‌های منحصر به فرد این کهکشان می‎توان به موارد زیر اشاره کرد.

• • ساختار مارپیچی

• • وجود بازوها

• • وجود دیسک و هاله

• • قطر و ضخامت عظیم در ابعاد نوری

• • تعداد ستارگان

• • محیط میان ستاره‌ای

• • سیاهچاله‌ها

کهکشان راه شیری چگونه به وجود آمد

ماجرای این آغاز و تولد، داستانی طولانی و پیچیده است که میلیاردها سال به طول انجامیده. حدود ۱۳.۶ میلیارد سال پیش، پس از انفجار بزرگ (بیگ بنگ)، جهان اولیه مملو از گازهای هیدروژن و هلیوم بود؛ تحت تأثیر نیروی گرانش، این گازها در نقاط متراکم‌تر، شروع به تجمع کردند و ابرهای عظیمی را به وجود آوردند. 

این ابرها به تدریج چرخیدند و متراکم‌تر شدند و اولین ساختارهای کهکشانی، از جمله کهکشان راه شیری اولیه، شکل گرفتند. در این دوران، ستارگان اولیه، که بسیار بزرگ‌تر و داغ‌تر از ستارگان امروزی بودند، در داخل این ابرها متولد شدند و با انفجارهای ابرنواختری خود، عناصر سنگین‌تری مانند کربن، اکسیژن و آهن را به فضا پراکنده و مصالح لازم برای نسل‌های بعدی ستارگان و سیارات را فراهم آوردند.

تولد و تکامل ادامه دارد!

با گذشت زمان، کهکشان راه شیری به شکل امروزی خود، یعنی یک کهکشان مارپیچی میله‌ای، تکامل یافت. این تکامل شامل ادغام با کهکشان‌های کوچک‌تر و جذب آن‌ها نیز می‌شد. در مرکز کهکشان، یک سیاهچاله کلان‌جرم شکل گرفت که با گرانش عظیم خود، بر حرکت ستارگان و ساختار کهکشان تأثیر می‌گذارد.

 بازوهای مارپیچی کهکشان، محل تولد ستارگان جدید هستند و منظومه شمسی ما نیز در یکی از این بازوها، به نام بازوی شکارچی، قرار دارد. این فرایند تکامل همچنان ادامه دارد و کهکشان راه شیری در آینده‌ای دور، با کهکشان آندرومدا ادغام و یک کهکشان بزرگ‌تر و بیضوی را تشکیل خواهد داد.

علت نامگذاری کهکشان راه شیری چیست؟

تمامی پدیده‌های آسمانی تاریخچه‌ای ارزشمند را در اسم خود جای ‌داده‌اند و در این میان نیز نام کهکشان راه شیری نیز روایتی در دل خود دارد. هنگامی که به دور از هرگونه آلودگی‌های نوری به آسمان شب نگاه کنید، هاله‌ای سفیدرنگ و زیبا را بر پرده سیاه شب تماشا خواهید کرد که این کهکشان آن را خلق و به تصویر کشیده است. 

از دیرباز، نیاکان ما این مسیر نوری را رودخانه یا مسیر شیری توصیف می‌کردند، به همین دلیل رومیان باستان نیز نام “جاده شیر” را برای کهکشان انتخاب کردند. در واقع می‌توان گفت نوع ظاهر این کهکشان منجر به انتخاب نام “راه شیری” شده و تاکنون باقی‌ مانده است.

 

منظومه شمسی در کهکشان راه شیری

همان‌گونه که پیش‌تر نیز به آن اشاره کردیم، ستارگان کهکشان راه شیری در دو بازوی اصلی آن قرار گرفته‌اند که منظومه شمسی نیز در یکی از همین بازوها جای گرفته است، به‌گونه‌ای که فاصله ما از مرکز این کهکشان عظیم حدود دو سوم یا 25 هزار سال نوری برآورد شده است. این فاصله در مقیاس کیهانی نیز عدد بزرگی است و می‌توان گفت نه تنها اندازه زمین نسبت به کهکشان راه شیری، بلکه منظومه شمسی نیز در این کهکشان پهناور به قدری کوچک است که همچون نقطه‌ای در مجموعه‌ای عظیم از سیارات و دیگر ستارگان جلوه می‌کند.

 نکته جالبی که درباره منظومه شمسی در کهکشان راه شیری وجود دارد این است که همان‌گونه که زمین به‌ دور خورشید می‌گردد، در این کهکشان نیز خورشید به‌صورت دورانی به‌ دور مرکز حرکت می‌کند و حدود 250 میلیون سال طول می‌کشد تا یک دور حرکت خود را به حول مرکز کهکشان راه شیری کامل کند.

بیشتر بخوانید: اگر به عجایب کهکشان راه شیری علاقه دارید، درباره تلسکوپ جیمز وب و کشفیات آن مطالعه کنید.

در مرکز کهکشان راه شیری چیست؟؟

حال یکی از پررنگ‌ترین سؤالاتی که در ذهن ماجراجویان نقش می‌بندد، این است که “در مرکز کهکشان راه شیری چیست؟” یا به بیانی دیگر کهکشان راه شیری چه چیزی را در دل خود نهفته است؟

بسیاری از ستاره‌شناسان در پاسخ به این سؤال می‌گویند که یک ابَر سیاه‌چاله در مرکز کهکشان راه شیری وجود دارد که جرم بسیار بالا و در عین حال چگالی پایینی دارد، به همین دلیل در این نقطه نیروی گرانشی ایجادشده، تمام نور و انرژی الکترومغناطیسی را با قدرت بالایی به ‌سوی خود جذب می‌کند.

تا به امروز یکی از مبهم‌ترین اجرام آسمانی سیاه‌چاله‌ها هستند که هرکدام ویژگی‌های خاصی دارند و همواره نظر بسیاری از محققین و اخترشناسان را به خود جلب می‌کنند. در واقع ابَر سیاه‌چاله‌ها با جرمی حدود چهار میلیون جرم خورشیدی تقریباً در مرکز تمامی کهکشان‌ها قرار دارند که با ایجاد نیروی گرانشی قدرتمند، فضای عجیبی را در مرکز کهکشان رقم می‌زنند. در مرکز کهکشان راه شیری نیز عجایب مختلفی وجود دارد که تاکنون تنها وجود این ابر سیاه‌چاله پرجرم و شش جرم گازی غول‌پیکر در اطراف آن کشف شده است.

این اجرام گازی کشف‌شده به‌قدری عجیب بود که بشریت هرگز گمان نمی‌کرد پاسخ سؤال “وسط کهکشان راه شیری چیست؟” تا این حد ناشناخته و پیچیده باشد، به‌ گونه‌ای که ستاره‌شناسان در سال 2020 اجرامی را در مرکز کهکشان مشاهده کردند که شبیه گاز بود، اما رفتارشان در این نظام پیچیده، مانند ستارگان بود و هر چه به مرکز سیاه‌چاله نزدیک می‌شدند به صورت طیفی از گاز و غبار امتداد می‌یافتند. تنها دستاورد بشریت از معماهای مرکز کهکشان راه شیری در همین موارد مذکور خلاصه می‌شود.

 

بیشتر بخوانید: لیست کتاب نجوم برای نوجوانان که نباید از دست بدهند!

ستارگان کهکشان راه شیری 

کهکشان راه شیری سرشار از ستاره‌های متعدد است که تعداد آن‌ها به بیش از 200 میلیارد می‌رسد و همواره در حال زیاد شدن است، چرا که گرد‌و‌غبار موجود در این کهکشان بستری را فراهم آورده است که دائما ستارگان با سرعت بالایی متولد می‌شوند و وارد این چرخه عظیم می‌شوند.

بیشترین ستاره‌های کهکشان راه شیری را ستارگانی تحت عنوان “کوتوله‌های قرمز” تشکیل داده‌اند؛ در واقع کوتوله‌های قرمز ستاره‌هایی با ماهیت خنک و جرمی حدود یک‌دهم جرم خورشید هستند که احتمال می‌رود یکی از عوامل اصلی عدم امکان زیست در دیگر سیارات نیز به حضور همین کوتوله‌های قرمز وابسته باشد. در ضمن بیش از نیمی از ستاره‌های کهکشان راه شیری عمری طولانی دارند، به‌گونه‌ای که از خورشید 4.5 میلیارد ساله ما نیز پیرتر هستند.

یکی دیگر از سؤالاتی که ممکن است ذهن جست‌وجوگر شما را قلقلک دهد، این است که “گالیله کیست؟“؛ به همین سبب بررسی برخی از مهم‌ترین دستاوردهای او خالی ‌از لطف نیست و می‌تواند مسیر ماجراجویی ما را کامل‌تر کند.

زمین در کهکشان راه شیری

اینکه زمین «تنها» سیاره‌ی دارای حیات در کهکشان راه شیری باشد، هنوز به طور قطعی ثابت نشده است! دانشمندان در حال بررسی احتمال وجود حیات در سیارات دیگر نیز هستند، اما زمین تاکنون تنها سیاره‌ای است که وجود حیات در آن به طور قطعی تأیید شده است. ویژگی‌هایی که زمین را برای زندگی مناسب ساخته‌اند، ترکیبی منحصر به فرد از عوامل مختلف هستند که عبارت‌اند از:

1. فاصله مناسب از خورشید 
2. وجود آب مایع 
3. اتمسفر مناسب 
4. میدان مغناطیسی 
5. چرخش و شیب محوری مناسب

حیات بر روی زمین، تا حد زیادی مدیون وجود آب مایع است که به عنوان حلالی حیاتی در فرآیندهای زیستی ایفای نقش می‌کند. زمین یا به عبارتی خانه ما، با داشتن جوی متشکل از نیتروژن، اکسیژن و دیگر گازها، نه تنها از موجودات زنده در برابر پرتوهای مضر خورشید محافظت می‌کند، بلکه دمای سطح زمین را نیز تعدیل ‌می‌کند. میدان مغناطیسی قدرتمند زمین، سپری در برابر بادهای خورشیدی (جریان ذرات پرانرژی خورشید که می‌توانند اتمسفر سیارات را نابود کنند) به شمار می‌رود. چرخش زمین به دور خود، پدیده‌ی شب و روز را رقم می‌زند و شیب محوری آن نیز، فصل‌های گوناگون را پدید می‌آورد؛ این تغییرات آب و هوایی متنوع، شرایطی ایده‌آل برای حیات گونه‌های مختلف را فراهم می‌کند.

عجایب کهکشان راه شیری

با اینکه کهکشان راه شیری، این جزیره کیهانی خود از عجایب رازآلود آفرینش است، مملو از شگفتی‌ها و عجایب دیگری نیز هست. از جمله این عجایب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

سیاهچاله‌ی کلان‌جرم در مرکز کهکشان

در قلب کهکشان راه شیری، درست در مرکز آن، سیاهچاله‌ای غول‌پیکر با جرمی حدود ۴ میلیون برابر خورشید پنهان شده است. این سیاهچاله که با نام کمان ای (Sagittarius A) شناخته می‌شود، نیروی گرانشی فوق‌العاده‌ای دارد و بر کل ساختار کهکشان راه‌ شیری اثر می‌گذارد.

 گردابی عظیم و نامرئی را تصور کنید که هر چیزی، حتی نور را هم به دام می‌اندازد؛ با وجود این قدرت بی‌کران، «کمان ای» در حال حاضر نسبتاً آرام است و مانند بسیاری از سیاهچاله‌های فعال، فوران‌های شدید انرژی و ذرات پرسرعت ندارد. همین سکون نسبی، این جرم کیهانی را به معمایی جذاب تبدیل کرده است!

تعداد ستارگان 

تخمین دقیق تعداد ستارگان در کهکشان راه شیری، مانند تلاش برای شمردن دانه‌های شن در تمام سواحل زمین، کاری بسیار دشواراست. دانشمندان با استفاده از روش‌های مختلف، از جمله بررسی میزان جرم کهکشان و نور ساطع شده از آن، تخمین می‌زنند که بین ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره در این جزیره کیهانی ما وجود داشته باشد.

 این اختلاف زیاد در تخمین‌ها، به دلیل وجود پرده‌ای از غبار و گازهای میان‌ستاره‌ای است که مانند مه غلیظ، دید تلسکوپ‌های ما را محدود می‌کند و اجازه نمی‌دهد تا تمام ستارگان را به طور مستقیم ببینیم. 

سیاهی نامرئی

بخش عمده‌ای از جرم کهکشان راه شیری، حدود ۸۵ درصد آن، از ماده‌ای مرموز و نامرئی به نام «ماده تاریک» تشکیل شده است. این ماده‌ی عجیب، بر خلاف ستارگان، سیارات و گازها، هیچ نوری از خود ساطع یا منعکس نمی‌کند و به همین دلیل، به طور مستقیم قابل مشاهده نیست. اما دانشمندان با بررسی تأثیرات گرانشی آن بر حرکت ستارگان و شکل‌گیری ساختار کهکشان، به وجود آن پی برده‌اند.

 تصور کنید که چیزی نامرئی، مانند شبحی کیهانی، در اطراف کهکشان ما حضور دارد و با نیروی گرانش خود، باعث می‌شود که ستارگان با سرعت بیشتری به دور مرکز کهکشان بچرخند و کهکشان از هم نپاشد. ماهیت دقیق ماده تاریک هنوز یکی از بزرگترین معماهای علم فیزیک و کیهان‌شناسی است. 

برخورد با کهکشان آندرومدا

کهکشان آندرومدا (M31) که با نام «مسیه ۳۱» هم شناخته می‌شود، نزدیک‌ترین کهکشان بزرگ به کهکشان راه شیری است. این کهکشان، یک کهکشان مارپیچی شبیه به راه ‌شیری است و حدود 2.5 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد. آندرومدا یکی از معدود کهکشان‌هایی است که با چشم غیرمسلح (در آسمان بسیار تاریک و بدون آلودگی نوری) هم دیده می‌شود.

یکی از جذاب‌ترین اتفاقاتی که در آینده برای کهکشان راه شیری رخ خواهد داد، برخورد آن با کهکشان آندرومداست. این دو کهکشان با سرعت زیادی (حدود ۱۱۰ کیلومتر بر ثانیه) به سمت یکدیگر در حرکت هستند و پیش‌بینی می‌شود که حدود ۴ تا ۵ میلیارد سال دیگر با هم برخورد کنند؛ البته این برخورد به معنای برخورد ستاره‌ها با یکدیگر نیست، زیرا فاصله‌ی بین ستاره‌ها بسیار زیاد است. در واقع، بیشتر شبیه به ادغام دو ابر بزرگ از گاز و غبار و ستاره است که در نهایت منجر به تشکیل یک کهکشان بزرگ‌تر و احتمالاً بیضوی شکل خواهد شد. این رویداد، تغییری عظیم در ساختار آسمان شب ایجاد خواهد کرد، اما برای منظومه شمسی و سیاره‌ی زمین خطری نخواهد داشت.

دستاوردهای گالیله در مواجهه با اسرار نجوم

گالیله یک فیلسوف، ستاره‌شناس و ریاضی‌دان ایتالیایی بود که همانند دیگر اخترشناسان تاریخ، همواره در پی کشف رمز و رازهای نهفته در آسمان بود. او طی تلاش‌های مستمر به کشفیات متعددی دست ‌یافت که حتی پس از مرگش نیز روشنگر مسیر بشریت بودند. در این قسمت تعدادی از مهم‌ترین دستاوردهای این اخترشناس ذکر شده است.

• • ساخت تلسکوپ و مشاهده حلقه‌های اطراف سیاره زحل

• • مشاهده دهانه‌ها و تخمین ارتفاع کوه‌های موجود روی سطح آن با استفاده از طول سایه‌های حاصل از آن‌ها

• • کشف چهار قمر در اطراف سیاره مشتری

• • کشف هزاران ستاره مجزا در فضای مه‌آلود کهکشان راه شیری (باعث شد بشریت بیشتر به این پی ببرد که کهکشان راه شیری چیست و چه چیز را در خود پنهان کرده است.)

 

بیشتر بخوانید: آیا سیاره های قابل سکونت وجود دارند؟

بزرگ‌ترین سیاره در کهکشان راه شیری

یکی دیگر از مهم‌ترین موضوعاتی که به هنگام مواجهه با عجایب کهکشان راه شیری بشریت را ترغیب به کشف آن کرد “کشف بزرگ‌ترین سیاره” این کهکشان بزرگ بود. طی تحقیقات مداوم و بررسی ستاره‌شناسان مختلف جهان، گمان می‌رود سیاره HD 1005446 b لقب بزرگ‌ترین سیاره کهکشان راه شیری را از آن خود کرده باشد، چرا که جرمی گازی و بسیار غول‌پیکر بوده که به طور تقریبی دارای قطری 6.9 برابر سیاره مشتری یا به عبارتی 77 برابر زمین است، اما به‌طور کلی به دلیل وجود برخی مواد در اطراف سیاره نمی‎توان شعاع آن را به‌ صورت دقیق اندازه‌گیری کرد و تنها همین اطلاعات حدودی از آن، در دست بشریت است.

جمع‌بندی

با مرور تاریخ می‌توان دریافت انسان همواره در پی کشف ناشناخته‌ها بوده است. یکی از مبهم‌ترین موضوعاتی که دست انسان از کشف رمز و راز آن کوتاه بوده، آن چیزی است که در پشت پرده آسمان و چشم غیرمسلح انسان پنهان شده است. به همین دلیل رد پای تلاش‌های مستمر بشریت برای اختراع و دستیابی به ابزارهای پیشرفته علم نجوم تاکنون مشهود است و انسان‌های متعددی از این مسیر گذر کرده‌اند تا امروزه ما بتوانیم پاسخ سوالات ذهن خود را درباره عجایب کهکشان راه شیری پیدا کنیم.

کهکشان راه شیری با ساختار پیچیده و منحصربه‌فردی که دارد همواره انسان‌های کنجکاو و ماجراجو را به ‌سوی کشف خود فرامی‌خواند، به همین دلیل در این مطلب سعی کردیم به مهم‌ترین سؤالاتی که در ذهن هر کودک و نوجوان خلاقی شکل می‌گیرد پاسخ دهیم تا بتوانند با هر بار نگاه کردن به آسمان شب پرستاره، سفینه ذهن خود را رها کنند و تا اعماق کهکشان راه شیری نفوذ کنند.

در واقع یکی از مهم‌ترین و بنیادی‌ترین اهداف ما در مجموعه هفت‌ونیم، خلق مسیرهایی روشن جهت افزایش آگاهی افراد است تا با ماجراجویی در تاریخ، در قالب داستان علمی کودک و نوجوان، ذهن خلاق کودکان و نوجوانان بیش‌ از پیش آگاه شود و با مشاهده هر سرنخ به سرچشمه اصلی اطلاعات برسند؛ همچنین نسبت به درک هر آن‌چه که در محیط زندگی‌شان وجود دارد نه‌تنها بی‌تفاوت نباشند، بلکه روحیه ماجراجوی خود را در پی کشف حقایق در این مسیر روانه کنند.