กาแล็กซี: ค้นพบว่าพวกมันคืออะไรและโครงสร้างยักษ์ใหญ่ในจักรวาลเหล่านี้มีโครงสร้างอย่างไร

จักรวาลประกอบด้วยกลุ่มยักษ์ของ ดาว ซึ่งเรียกว่ากาแล็กซี ก Galaxia เป็นกลุ่มดาว ฝุ่น และก๊าซที่รวมตัวกันด้วยแรงโน้มถ่วง โครงสร้างจักรวาลเหล่านี้ก่อตัวเป็นเวลาหลายพันล้านปีจากเมฆก๊าซและฝุ่นที่หดตัวภายใต้แรงโน้มถ่วงของมันเอง

ประเภทของกาแลคซีและการกำเนิดของมัน

มีหลายประเภท กาแลคซี และแต่ละอันก็มีรูปร่างและโครงสร้างที่แตกต่างกัน นักดาราศาสตร์จำแนกกาแลคซีออกเป็นสี่ประเภทกว้างๆ: เกลียว, รูปไข่, แม่และเด็ก e ผิดปกติ- การจำแนกประเภทนี้เสนอครั้งแรกโดย Edwin Hubble ในช่วงทศวรรษที่ 1930 และยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน

การก่อตัวของกาแลคซีขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ความเร็วการหมุนของเมฆก๊าซดั้งเดิม ปฏิกิริยาโน้มถ่วงกับกาแลคซีใกล้เคียงอื่นๆ และกระบวนการก่อตัวดาวฤกษ์ภายใน หากเมฆมีโมเมนตัมเชิงมุมเพียงพอ เมฆก็สามารถพัฒนาเป็นกาแล็กซีกังหันได้ แผ่นดิสก์และแขนเกลียว- หากไม่มีก็อาจกลายเป็นดาราจักรทรงรีหรือเลนติคิวลาร์ได้

กาแลคซีเกลียว

ดาราจักรกังหันแบบเดียวกับของเราเอง ทางช้างเผือกรับรู้ได้ง่ายด้วยแขนกังหันที่สว่างซึ่งยื่นออกมาจากแกนที่มีขนาดกะทัดรัด แขนเหล่านี้ประกอบด้วยดาวฤกษ์อายุน้อย ฝุ่น และก๊าซระหว่างดวงดาว แขนของกาแลคซีกังหันยังเป็นแหล่งกำเนิดของกระบวนการก่อตัวดาวฤกษ์ที่รุนแรง โดยที่ดาวดวงใหม่ยังคงถือกำเนิดขึ้นจากก๊าซอัดแน่นในเมฆที่ประกอบตัวพวกมัน

ดาราจักรรูปไข่

ในทางกลับกัน กาแลคซีทรงรีจะมีรูปร่างกลมหรือเป็นวงรีมากกว่า และไม่มีแขนกังหันที่ชัดเจน ส่วนใหญ่จะประกอบด้วย ดาราเก่า และมีก๊าซและฝุ่นน้อยมาก แสดงว่าอัตราการกำเนิดดาวฤกษ์ต่ำเมื่อเทียบกับดาราจักรกังหัน อันที่ใหญ่กว่านั้นเรียกว่า ยักษ์วงรี และเป็นโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในจักรวาล

ดาราจักรแม่และเด็ก

กาแลคซีเลนซ์คูลาร์เป็นกาแล็กซีชนิดกึ่งกลางระหว่างกังหันและทรงรี แม้ว่าพวกมันจะมีจานเหมือนกาแลคซีกังหัน แต่ก็ขาดโครงสร้างของแขนกังหันที่กำหนดไว้ องค์ประกอบประกอบด้วยดาวอายุน้อยและอายุมาก และมีอัตราการกำเนิดดาวอยู่ในระดับปานกลาง

กาแลคซีที่ไม่สม่ำเสมอ

ในที่สุด กาแลคซีที่ไม่ปกติก็ไม่มีรูปร่างหรือโครงสร้างที่ชัดเจน ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการชนหรือการโต้ตอบกับกาแลคซีอื่น การชนเหล่านี้ทำให้โครงสร้างดาราจักรไม่เป็นระเบียบ ก่อตัวเป็นดาราจักรที่ไม่ปกติซึ่งมีเมฆก๊าซและฝุ่นผสมกับดาวฤกษ์ที่กระจัดกระจาย

การเคลื่อนที่และการขยายตัวของเอกภพ

กาแล็กซีไม่คงที่ ทั้งหมดจะพบได้ใน การเคลื่อนไหว- การเคลื่อนไหวนี้เกิดจากแรงโน้มถ่วงที่ส่งผลกระทบต่อพวกมันเป็นรายบุคคลและการขยายตัวของเอกภพเอง เอ็ดวิน ฮับเบิล นักดาราศาสตร์ชื่อดัง เป็นผู้แสดงให้เห็นในช่วงทศวรรษปี ค.ศ. 1920 ว่าจักรวาลกำลังขยายตัว

ฮับ​​เบิล สังเกตว่ากาแล็กซีส่วนใหญ่เคลื่อนตัวออกห่างจากเรา ซึ่งหมายความว่าเอกภพขยายตัวอย่างต่อเนื่องนับแต่นั้นเป็นต้นมา บิ๊กแบง- ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า กะแดงขณะที่คลื่นแสงจากกาแลคซียืดไปยังส่วนสีแดงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าขณะที่พวกมันเคลื่อนตัวออกห่างจากเรา

จากการใช้ข้อมูลนี้ นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณได้ว่าเอกภพมีอายุประมาณ 13.800 พันล้านปี นี้ การขยายตัว ไม่เพียงส่งผลต่อการกระจายตัวของกาแลคซีเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อวิวัฒนาการอีกด้วย ในขณะที่จักรวาลขยายตัวอย่างต่อเนื่อง กาแลคซีต่างๆ ก็เคลื่อนตัวออกห่างจากกันมากขึ้น ทำให้ช่องว่างระหว่างพวกมันกว้างใหญ่ยิ่งขึ้น

ทางช้างเผือกและสถานที่ของเราในจักรวาล

กาแลคซีของเรา ทางช้างเผือกเป็นหนึ่งในกาแล็กซีกังหันจำนวนมากมายในจักรวาล มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100.000 ปีแสง และตั้งอยู่ในกลุ่มกาแลคซีที่เรียกว่า กลุ่มท้องถิ่นซึ่งรวมถึงกาแลคซีเด่นอื่นๆ เช่น Andromeda และ เมฆแมเจลแลน.

ที่ใจกลางทางช้างเผือกมีหลุมดำมวลมหาศาลที่เรียกว่า ราศีธนู A*ซึ่งดาวฤกษ์และส่วนประกอบทุกดวงในวงโคจรกาแลคซีของเราอยู่รอบๆ ทางช้างเผือกยังมีดาราจักรบริวารหลายดวงที่โคจรรอบมัน เช่น เมฆแมเจลแลนดังที่กล่าวมาข้างต้น ซึ่งเป็นดาราจักรที่เล็กกว่าและอยู่ใกล้กว่ามาก

การชนกันของกาแลกติกและการควบรวมแอนโดรเมดา

กาแล็กซีไม่เพียงเคลื่อนออกจากกันเท่านั้น แต่หลายกาแล็กซียังสามารถชนกันเป็นเวลาหลายล้านปีอีกด้วย การชนกันของดาราจักรสามารถก่อให้เกิดโครงสร้างที่ซับซ้อนและทำให้เกิดการระเบิดใหญ่ของการก่อตัวดาวฤกษ์ได้

ตัวอย่างที่ชัดเจนของการชนกันในอนาคตคือปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน กาแล็กซี่แอนโดรเมดา และทางช้างเผือก กาแลคซีทั้งสองอยู่ในเส้นทางการชนกันและคาดว่าจะรวมกันเป็นกาแลคซีทรงรีขนาดยักษ์เพียงแห่งเดียวในเวลาประมาณ 4.500 พันล้านปี การควบรวมนี้จะส่งผลกระทบอย่างมากต่อรูปร่างและเนื้อหาของกาแลคซีทั้งสอง

สสารมืดและกาแล็กซี

ส่วนสำคัญอีกประการหนึ่งในการทำความเข้าใจกาแลคซีคือการมีอยู่ของสิ่งที่เราเรียกว่า สสารมืด- มันเป็นรูปแบบของสสารที่เราไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรง แต่มีอิทธิพลโน้มถ่วงอย่างมากต่อกาแลคซี หากไม่มีสสารมืด กาแลคซีหลายแห่งจะไม่สามารถรักษาโครงสร้างหรืออธิบายความเร็วการหมุนของพวกมันได้

เมื่อนักดาราศาสตร์ดูกาแลคซีหมุน พวกเขาพบว่าดาวฤกษ์ที่ขอบด้านนอกของกาแลคซีเคลื่อนที่เร็วกว่าที่ควรจะเป็นมาก เมื่อพิจารณาจากปริมาณมวลที่มองเห็นได้ เพื่ออธิบายความคลาดเคลื่อนนี้ นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมุติฐานว่ามีการมีอยู่ของสสารมืด ซึ่งจะมีมวลมากเพียงพอที่จะรักษาความเชื่อมโยงกันของกาแลคซี

เวร่า รูบินนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน เป็นผู้บุกเบิกในสาขานี้โดยศึกษาเส้นโค้งการหมุนของกาแลคซี ซึ่งเป็นการวางรากฐานสำหรับการวิจัยเรื่องสสารมืดสมัยใหม่

อย่างไรก็ตาม สสารมืดยังคงเป็นหนึ่งในความลึกลับที่ใหญ่ที่สุดในดาราศาสตร์สมัยใหม่ เนื่องจากยังไม่ได้รับการสังเกตโดยตรงแม้ว่าจะมีการศึกษาอย่างต่อเนื่องมากมายก็ตาม

การศึกษากาแลคซีช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจเอกภพที่เราอาศัยอยู่ได้ดีขึ้น และถึงแม้เราจะค้นพบอะไรมากมาย แต่ก็ยังมีอะไรให้เรียนรู้อีกมาก กาแล็กซียังคงทำให้เราหลงใหลและท้าทายให้เราขยายขอบเขตอันไกลโพ้นและความรู้ของเรา