จักรวาลประกอบด้วยกลุ่มยักษ์ของ ดาว ซึ่งเรียกว่ากาแล็กซี ก Galaxia เป็นกลุ่มดาว ฝุ่น และก๊าซที่รวมตัวกันด้วยแรงโน้มถ่วง โครงสร้างจักรวาลเหล่านี้ก่อตัวเป็นเวลาหลายพันล้านปีจากเมฆก๊าซและฝุ่นที่หดตัวภายใต้แรงโน้มถ่วงของมันเอง
ประเภทของกาแลคซีและการกำเนิดของมัน
มีหลายประเภท กาแลคซี และแต่ละอันก็มีรูปร่างและโครงสร้างที่แตกต่างกัน นักดาราศาสตร์จำแนกกาแลคซีออกเป็นสี่ประเภทกว้างๆ: เกลียว, รูปไข่, แม่และเด็ก e ผิดปกติการจำแนกประเภทนี้ถูกเสนอขึ้นครั้งแรกโดยเอ็ดวิน ฮับเบิลในช่วงทศวรรษ 1930 และยังคงใช้มาจนถึงปัจจุบัน การก่อตัวของกาแล็กซีขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ความเร็วในการหมุนของกลุ่มก๊าซดั้งเดิม ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงโน้มถ่วงกับกาแล็กซีใกล้เคียงอื่นๆ และกระบวนการก่อตัวดาวฤกษ์ภายใน หากกลุ่มก๊าซมีโมเมนตัมเชิงมุมเพียงพอ ก็สามารถพัฒนาไปเป็นกาแล็กซีชนิดก้นหอยได้ 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
ฮับเบิล สังเกตว่ากาแล็กซีส่วนใหญ่เคลื่อนตัวออกห่างจากเรา ซึ่งหมายความว่าเอกภพขยายตัวอย่างต่อเนื่องนับแต่นั้นเป็นต้นมา บิ๊กแบง– ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า กะแดงเพราะคลื่นแสงจากกาแล็กซีถูกยืดออกไปยังปลายสีแดงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าขณะที่เคลื่อนตัวออกจากเรา ด้วยข้อมูลนี้ นักดาราศาสตร์จึงสามารถคำนวณได้ว่าจักรวาลมีอายุประมาณ 13.800 ล้านปี 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
กาแล็กซีไม่เพียงแต่เคลื่อนตัวออกจากกันเท่านั้น แต่กาแล็กซีหลายแห่งยังสามารถชนกันได้นานหลายล้านปี การชนกันของกาแล็กซีสามารถก่อให้เกิดโครงสร้างที่ซับซ้อนและกระตุ้นให้เกิดการก่อตัวดาวฤกษ์ครั้งใหญ่ ตัวอย่างที่ชัดเจนของการชนกันในอนาคตคือปฏิสัมพันธ์ระหว่าง กาแล็กซี่แอนโดรเมดา และทางช้างเผือก กาแลคซีทั้งสองอยู่ในเส้นทางการชนกันและคาดว่าจะรวมกันเป็นกาแลคซีทรงรีขนาดยักษ์เพียงแห่งเดียวในเวลาประมาณ 4.500 พันล้านปี การควบรวมนี้จะส่งผลกระทบอย่างมากต่อรูปร่างและเนื้อหาของกาแลคซีทั้งสอง
สสารมืดและกาแล็กซี
ส่วนสำคัญอีกประการหนึ่งในการทำความเข้าใจกาแลคซีคือการมีอยู่ของสิ่งที่เราเรียกว่า สสารมืดสสารมืดเป็นรูปแบบหนึ่งของสสารที่เราไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรง แต่มันมีอิทธิพลโน้มถ่วงอย่างรุนแรงต่อกาแล็กซี หากไม่มีสสารมืด กาแล็กซีหลายแห่งคงไม่สามารถรักษาโครงสร้างหรืออธิบายความเร็วในการหมุนของมันได้ เมื่อนักดาราศาสตร์สังเกตการหมุนของกาแล็กซี พวกเขาพบว่าดาวฤกษ์ที่ขอบนอกของกาแล็กซีเคลื่อนที่เร็วกว่าที่ควรจะเป็นมาก เมื่อพิจารณาจากปริมาณมวลที่มองเห็นได้ เพื่ออธิบายความคลาดเคลื่อนนี้ นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมติฐานว่ามีสสารมืดอยู่ ซึ่งจะมีส่วนทำให้มวลมากพอที่จะรักษาความสอดคล้องกันของกาแล็กซี
เวร่า รูบินเอ.เค. โรว์ลิ่ง นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน เป็นผู้บุกเบิกในสาขานี้ด้วยการศึกษาเส้นโค้งการหมุนของกาแล็กซี ซึ่งวางรากฐานสำหรับการวิจัยสสารมืดสมัยใหม่ อย่างไรก็ตาม สสารมืดยังคงเป็นหนึ่งในปริศนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของดาราศาสตร์สมัยใหม่ เนื่องจากยังไม่มีการสังเกตการณ์โดยตรง แม้จะมีการศึกษาอย่างต่อเนื่องมากมาย การศึกษากาแล็กซีทำให้นักดาราศาสตร์เข้าใจจักรวาลที่เราอาศัยอยู่ได้ดียิ่งขึ้น และแม้ว่าเราจะค้นพบสิ่งต่างๆ มากมาย แต่ก็ยังมีอีกมากที่ต้องเรียนรู้ กาแล็กซียังคงทำให้เราหลงใหลและท้าทายให้เราขยายขอบเขตความรู้และความรู้ของเรา