آموزش نجوم و اخترفیزیک مقدماتی !

[∆ MeRzaD ∆]

کهکشان‌ها بزرگترین قطعات جهان هستند. آنها بزرگ‌ترین اشیاء حاوی ستاره‌ها، گاز و گرد و غبارند که هنوز می‌توانند در دید یک تلسکوپ قرار گیرند. کهکشان‌ راه شیری (که یک غول است) شامل ۱۰ به توان ۱۱ ستاره است. چندتا از کهکشان‌های بزرگ‌تر حاوی ستارگان بیشتر، و کهکشان‌های کوتوله بیش از یک درصد از آنها دارای ستاره می‌باشد. وقتی به جهان نگاه می‌کنیم، معمولاً آن را جهان کهکشان‌ها تصور می‌کنیم. با این وجود اخیراً کهکشان‌ها را (به طور قطع در سال ۱۹۲۴ میلادی) به عنوان مجموعه‌های وسیعی از ستارگان شناخته‌اند. ما ابتدا به معرفی کهکشان‌های معمولی بر اساس خواص فیزیکی آنها، تحت تأثیر توزیع داخلی جرم، مقادیر نسبی گاز و گرد و غبار و انواع ستاره‌هایی که در آن قرار دارند، می‌پردازیم.

اغلب می‌شنویم که چیزی به عنوان یک کهکشان « معمولی» وجود ندارد. شاید این موضوع با پافشاری درست باشد،‌اما دسته‌ای از کهکشان‌ها با هسته‌های فعال کهکشانی (AGN ها)، آن‌قدر از دیگر کهکشان‌ها متفاوتند که می‌توان جمله‌ی «عادی» را به دیگر کهکشان‌ها نسبت داد. ما ابتدا به معرفی کهکشان‌های عادی خواهیم پرداخت.

در  ابتدا تجربه‌ی ما از کهکشان‌ها به ارائه‌ی داده‌های مشاهده‌ای آنها بر می‌گردد. اکثر اطلاعات ما از پنجره‌های نوری، رادیویی، فروسرخی و پرتو X طیف الکترومغناطیسی می‌آید و اغلب مشاهدات شامل تصویر یا خصوصیات طیفی کهکشان‌ می‌باشد. به محض اینکه مشاهدات ارائه شوند، ما در مورد تعبیرات نظری اساسی بحث خواهیم کرد و به ارزیابی این سوال خواهیم پرداخت که کهکشان چیست؟

نور ستاره‌ای که منبع اصلی نشر انرژی از اکثر کهکشان‌ها می‌باشد،‌ عمدتاً در داخل پنجره‌ی مریی قرار دارد. به علاوه، اکثر گذارهای الکترونی در اتم‌ها دارای انرژی‌هایی از مرتبه چند الکترون ولت می‌باشند، که در بازه‌ی انرژی فوتون‌های مرئی قرار دارند. بنابراین، اغلب گازهای رقیق تابش خطی در پنجره مریی گسیل می‌دارند. به علت اینکه ستارگان و گازها دو جزء فراگیر کهکشان‌ها می‌باشند، مشاهدات مرئی پایه‌ای را برای درک کهکشان‌ها ایجاد می‌کند.

AGNها،  قدرتمندترین پدیده‌هایی هستند که ما می‌توانیم مشاهده‌ کنیم (به طور خلاصه، منشأ خود جهان). اگرچه بعضی از ظهورهای آنها در مرئی دیده شده‌اند،‌اما طبیعت  حقیقی آنها هرگز نمی‌تواند بدون آشکارسازی فرآیندهای فیزیکی پیچیده شده در چنین پدیده‌هایی نظیر جت‌های رادیویی و منابع گسترده یا با افزودن انرژی کل خروجی ناشی از پرتو X و تابش فروسرخ آنها قابل درک باشد.

مشاهدات تصویرهای کهکشان‌ها، اساسی‌ترین درک را از آنها میسر می‌سازد. اغلب واژگان پایه ما (نظیر ریخت‌شناسی بیضی‌گون یا مارپیچی) ابتدا از بررسی صفحات عکاسی ناشی شد. هم‌چنین، بلافاصله از بررسی‌های عکاسی آشکار بود که اغلب کهکشان‌ها به صورت دوتایی،‌سه‌تایی و غیره می‌باشند. همین‌طور تا خوشه‌های بسیار غنی.

رده‌بندی کهکشان‌ها بر اساس ظاهر

ادوین هابل در مطالعه‌‌ی کهکشان‌ها بر اساس ظاهر آن‌ها پیشقدم شد. اکثر کهکشان‌ها ممکن است در سه رده‌ی اصلی زیر قرار گیرند:

۱)       بیضوی

۲)      مارپیچی

۳)     نامنظم

اگر به شکل توجه کنید، اینگونه سیستم رده‌بندی را که به صورت نمودار « دو شاخه‌ی منشعب‌شده» می‌باشد، نشان می‌دهد که به آن نمودار منشعب‌شده‌ی دوشاخه‌ی هابل گویند. تجزیه‌ی نمودار به این علت ایجاد می‌شود که هر یک از مارپیچی‌های عادی و میله‌ای پیشرفت مشابهی از ساختار را همان‌گونه که از Sa به Sc حرکت می‌کنیم،‌ نشان می‌دهند. هابل هم چنین فکر کرد که رشته‌ی رده‌بندی، احتمالاً یک رشته‌ی تحولی را شکل داده است. به این دلیل:

۱)       کهکشان‌های Sc،  مارپیچی‌های نوع آخر نامیده می‌شوند.

۲)      کهکشان‌های Sa،  نوع اول نامیده شده‌اند.

اگرچه هابل انتظار داشت رده‌ی So  که از دید او پل تحولی از مرحله‌ی بیضوی‌ها به مارپیچی‌ها بود، وجود داشته باشد، اما در حقیقت هیچ نمونه‌ای پیدا نکرد.

کهکشان‌های So  توسط آلن سندیج (Allan Sandage) به آن افزوده شد. او هم چنین ایده‌های اولیه‌ی هابل را به مقدار زیادی توسعه داد. چیزهای اصلی دیگری که به سیستم هابل اضافه شد،‌ توسط جی‌.‌دِ. واکولورس (G. De Vaucouleurs) انجام شد. او بر این حقیقت اصرار کرد که سیستم حقیقتاً پیوسته است و نه فقط رده‌های مجزا. برای همین رده‌های مارپیچی نوع آخر تراز Sc یعنی Sd و Sm را به آن افزود.  نوع آخر یک مارپیچی ماژلانی می‌باشد که اغلب باعث تعجب آن دسته از دانشجویانی می‌شود که عکس‌های ابر ماژالانی بزرگ را به صورت ساختار مشخص مارپیچ میله‌ای عوض بی‌قاعده دیده‌اند.