ساختار کهکشان راه شیری

[Jack Daniel'ѕ]

کهکشان متشکل از یک صفحهٔ نواری شکل است که توسط صفحه‌ای از گاز، غبار و چهار بازوی ستاره شکل احاطه شده که ساختار مارپیچی به سمت بیرون دارند. توزیع جرم کهکشان بسیار شبیه طبقه‌بندی Sbc Hubble است، که یک کهکشان مارپیچی است. ستاره شناسان در سال ۱۹۹۰به مدت یک دهه گمان می‌کردند که راه شیری یک کهکشان مارپیچی محدود است، به جای اینکه یک کهکشان مارپیچی معمولی باشد، در سال ۲۰۰۵ با مشاهدات تلسکوپ اسپیتزرکه نشان داد نوار مرکزی کهکشان بزرگتر از آن است که قبلا تصور می‌شد، شک آنها برطرف شد.

به نظر می‌رسد که جرم کهکشان راه شیری در حدود ۱۰۱۱× ۸/۵ برابر جرم خورشید است و شامل ۲۰۰تا۴۰۰بیلیون ستاره‌است. تصور می‌شود که بیشتر جرم کهکشان مربوط به مواد تاریک است، جرم مادهٔ تاریک هاله مانند ۶۰۰تا۳۰۰۰برابر جرم خورشید است که به طور یکنواخت توزیع شده‌است.



مرکز
در فاصله بین ۷۰ تا ۱۰۰ هزار سال نوری از خورشید مرکز کهکشان وجود دارد که یک سیاه‌چاله کلان‌جرم و خوشه‌های ستاره‌ای کروی زیادی وجود دارد.

صفحهٔ کهکشانی که برآمدگی ای به سمت بیرون دارد، دارای قطری در حدود ۷۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ سال نوری است. فاصلهٔ صفحهٔ کهکشانی تا خورشید۱۴۰۰±۲۶۰۰۰ سال نوری تخمین زده شده، در حالی که تخمین قبلی خورشید را دورتر ۳۵۰۰۰سال نوری از مرکز برآمدگی قرار می‌داد.

مرکز کهکشانی یک جسم بزرگ به هم پیوسته است که به نظر می‌رسد بقیه مواد به دور آن می‌چرخند. یک منبع رادیویی قوی با نام کماندار به این فکر افتاده‌است که از مرکز کهکشان راه شیری عکس برداری کند، که اخیرا تایید شده که دارای یک سیاه چالهٔ بسیار حجیم در مرکز آن است. تصور می‌شود که بیشتر کهکشان‌ها دارای یک سیاه چالهٔ بسیار بزرگ در مرکزشان هستند.

نوار کهکشان راه شیری که به نظر می‌رسد۲۷۰۰۰سال نوری درازا دارد، به سمت مرکز کهکشان ادامه پیدا می‌کند با زاویه‌ای حدود ۱۰±۴۴درجه نسبت به خط بین خورشید و کهکشان؛ که در درجهٔ اول از ستاره‌های سرخ تشکیل شده، و این یک باور باستانی است. این نوار توسط حلقه‌ای احاطه شده که به حلقهٔ kpc-۵معروف است، که شامل بخش بزرگی از هیدروژن مولکولی حاضر در کهکشان است. همچنین بیشتر ستاره‌های راه شیری ستاره‌های فعالی هستند، که از کهکشان همسایه، آندرومدا، دیده می‌شوند؛ که این امر بیانگر قابلیت بالای کهکشان ما است.



بازوهای مارپیچ


هر بازوی چرخشی توصیف یک لگاریتم است، با انحرافی در حدود ۱۲ درجه. تا همین اواخر باور بر این بود که ۴ بازوی مارپیچی بزرگ وجود دارد که همه از نزدیکی مرکز کهکشان شروع می‌شوند، که اسمی آنها از قرار زیر است:

مشاهدات رابرت بنیامین در سال ۲۰۰۸ از دانشگاه ویسکانسین- وایت واتر اریه شد که نشان می‌داد که راه شیری تنها دارای دو بازوی بزرگ ستاره‌ای است: بازوی برساووش و بازوی سپر-قنطورس، بقیه بازوها یا گوچک هستند یا الحاقی؛ و این به این معناست که کهکشان راه شیری از نظر ظاهر شبیه NGC ۱۳۶۵ است. خارج از بازوهای بزرگ چرخشی حلقهٔ تکشاخ یا حلقهٔ بیرونی قرار دارد، پیشنهادی توسط دو ستاره‌شناس با نامهای برایان یانی و هیدی جو نیوبرگ اریه شده مبنی بر اینکه حلقهٔ گاز و ستاره را بیلیون‌ها سال پیش از کهکشان جدا شده.

همان طور که برای بیشتر کهکشان‌ها مرسوم است، توزیع جرم در کهکشان راه شیری به گونه‌ای است که سرعت مداری بیشتر ستاره‌ها بستگی چندانی به فاصله از مرکز ندارد. به دور از برآمدگی مرکزی یا لبهٔ بیرونی، سرعت رایج ستاره‌ای بین ۲۱۰ تا۲۴۰ کیلومتر بر ثانیه‌است. از این رو سرعت مداری ستاره مستقیما متناسب است با طول مسیری که می‌پیماید. این برخلاف وضعیت در داخل منظومهٔ شمسی است، که نیروی جاذبهٔ دو جسم و اجسامی که می‌چرخند دارای سرعت‌های متفاوت ولی مرتبط هستند.

این تفاوت یکی از شواهد دال بر وجود جسم سیاه است. یکی دیگر از جنبه‌های جالب اصطلاح «باد کردن» بازوهای مارپیچی است. اگر قسمت داخلی بازوها سریعتر از قسمت خارجی بچرخدساختار مارپیچی بازوها از بین خواهد رفت. اما چنین چیزی در کهکشان‌های مارپیچی دیده نشده، به جای آن، ستاره شناسان فرض می‌کنند کهالگوی چرخشی یک موج چگال است که از مرکز کهکشان نشات می‌گیرد؛ و این شبیه ترافبک در بزرگراه هاست که ماشین‌ها همه در حال حرکت هستند، اما همیشه قسمتی وجود دارد که در آن ماشین‌ها آهسته حرکت می‌کنند. این مدل تصدیق این واقعیت است که تراکم ستاره‌ها در داخل یا نزدیک بازوهای چرخشی بیشتر است.

هاله

صفحهٔ کهکشانی احاطه شده توسط هاله‌ای کروی از ستاره‌های قدیمی و خوشه‌های کروی، که ۹۰درصد آنها در فاصلهٔ ۱۰۰۰۰۰سال نوری قرار گرفته‌اند. فرض بر این است که قطر هالهٔ ستاره‌ای در حدود۲۰۰۰۰۰سال نوری است. با این حال تعداد بسیار کمی خوشهٔ کروی در فواصل دورتر پیدا شده‌است، مانندPLA۴ و AM۱ که در فاصله‌ای دورتر از۲۰۰۰۰۰سال نوری از مرکز کهکشان قرار دارند. در حدود ۴۰ درصد این خوشه‌ها حرکتی برگشت دهنده دارند، یعنی حرکت آنها خلاف جهت چرخش راه شیری است. صفحهٔ گازی در برخی طول موج‌ها کدر به نظر می‌رسد، در حالی که مولفهی کروی اینطور نیست. شکل گیری و چیدمان ستاره‌های فعال در این صفحه انجام می‌گیرد، نه در هاله. خوشه‌های باز نیز عمدتا در این صفحه رخ می‌دهند. اکتشافات اخیر بر دانش ما نسبت به ساختار منظومهٔ شمسی افزوده‌است. با این کشف که صفحهٔ کهکشانی کهکشان آندرومدا بسیار بزرگتر از آن است که قبلا تصور می‌شد، این احتمال که صفحهٔ کهکشانی راه شیری گسترش بیشتری داشته باشد قوی تر می‌شود؛ و این گواه بر کشف جدید، بازوی صلیب شمالی است. با کشف کماندار کهکشان بیضوی کوتوله کشف شد. نوار کهکشانی باقیمانده به عنوان اجرام چرخنده‌ای که مربوط به کوتوله‌است و برهم کنش آن با راه شیری باعث از بین رفتن آن می‌شود. مشابها با کشف کهکشان کوتولهٔ سگ بزرگ، این امر نمایان شد که حلقهٔ باقیماندهٔ کهکشان که از برهم کنش با راه شیری بوجود آمده، صفحهٔ کهکشانی را محصور می‌کند. در ۹ ژانویهٔ سال ۲۰۰۶ماریو جوریس و عده‌ای دیگر، از دانشگاه پرینستون اعلام کردند که شبیه‌ساز آسمان شمالی یک ساختار بزرگ خنثی در داخل منظومه یشمسی پیدا کرده که با مدل قبلی سازگاری ندارد. مجموعه‌ای از ستاره‌ها بالا می‌روند و نزدیک می‌شوند به خط عمود بر بازوهای مارپیچی کهکشان. تفسیر پیشنهاذی اینست که کوتولهٔ کهکشان به احتمال زیاد با راه شیری ادغام می‌شوداین کهکشان به طور آزمایشی به دوشیزهٔ ستارگان روان نام گرفت که در جهت خود دوشیزه استبا فاصله‌ای در حدود ۳۰۰۰۰سال نوری.