ทางช้างเผือก: กำเนิดลักษณะชิ้นส่วนส่วนประกอบ - ARTE - 2025

ทางช้างเผือกเป็นดาราจักรชนิดก้นหอยมีคานที่ระบบสุริยะของเราเป็น มันประกอบด้วยดาวประมาณ 300,000 ล้านดวงในระบบดาวรวมทั้งดาวเคราะห์ก๊าซและฝุ่นจักรวาล

จากโลกเราสามารถเห็นเศษเสี้ยวของมันเป็นแถบแสงสีขาวที่พาดผ่านท้องฟ้าซึ่งมองเห็นได้ชัดเจนในช่วงฤดูร้อนของซีกโลกเหนือในกลุ่มดาวราศีพิจิกและราศีธนู

รูปที่ 1. มุมมองของทางช้างเผือกจากโลก ที่มา: Pixabay

สำหรับชาวกรีกโบราณลักษณะคล้ายน้ำนมของแถบส่องสว่างนี้คือน้ำนมที่ไหลออกมาจากอกของ Hera ภรรยาของเทพเจ้าแห่งแสงท้องฟ้าและสายฟ้าของ Zeus นั่นคือเหตุผลที่พวกเขาเรียกมันว่า "ทางช้างเผือก" หรือถนนนม

วัฒนธรรมโบราณอื่น ๆ ยังเชื่อมโยงทางช้างเผือกกับถนน ในคาบสมุทรไอบีเรียเป็นที่รู้จักกันในชื่อ El Camino de Santiago และสำหรับชาวสแกนดิเนเวียนั้นนำไปสู่ ​​Valhalla หรือที่พำนักของเทพเจ้า

Democritus นักคิดชาวกรีกโบราณที่ไม่ธรรมดาได้เสนอว่าทางช้างเผือกมีดาวหลายพันดวงอยู่ภายใน เมื่อกาลิเลโอชี้กล้องโทรทรรศน์ไปที่มันเขาก็รู้ว่าแท้จริงแล้วมันเต็มไปด้วยดวงดาว

ในเวลาต่อมานักดาราศาสตร์ที่ติดตามเขาได้ตระหนักว่าระบบสุริยะก็เป็นส่วนหนึ่งของแถบนั้นที่ห่อหุ้มท้องฟ้ายามค่ำคืน

นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ William Herschel (1738-1822) ผู้ค้นพบดาวยูเรนัสร่วมกับ Caroline Herschel น้องสาวของเขา (1750-1848) ได้สร้างแผนที่สามมิติที่แสดงวิธีการกระจายของดวงดาวในกาแลคซี

พวกเขาสรุปว่าพวกมันถูกจัดเรียงในรูปของดิสก์ที่ผิดปกติโดยมีดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลางแม้ว่าจะไม่สามารถระบุขนาดที่แท้จริงได้

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 นักดาราศาสตร์ตระหนักว่าระบบสุริยะเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของการจัดกลุ่มที่ใหญ่กว่ามากนั่นคือกาแลคซี และต่อมาจักรวาลก็มีพวกมันหลายพันล้าน

ลักษณะของทางช้างเผือก

ทางช้างเผือกเป็นโครงสร้างที่กว้างขวางมาก ในการกำหนดระยะทางในระดับนี้จำเป็นต้องมีหน่วยวัดอื่น ๆ นั่นคือเหตุผลที่ใช้ในวรรณคดี:

- ปีแสงซึ่งเป็นระยะทางที่แสงเดินทางในสุญญากาศในช่วงหนึ่งปี ความเร็วแสงคงที่และในสุญญากาศคือ 300,000 กม. / วินาที ไม่มีสิ่งใดในจักรวาลเคลื่อนไหวได้เร็วขึ้น

- พาร์เซกเป็นพีซีแบบย่อเทียบเท่ากับ 3.2616 ปีแสงในขณะที่กิโลพาร์เซกคือ 1,000 พาร์เซกหรือ 3261.6 ปีแสง

รูปร่างของทางช้างเผือกมีลักษณะเป็นเกลียวกั้นประมาณ 60,000 ชิ้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง เป็นการยากที่จะกำหนดขีด จำกัด ที่แม่นยำเนื่องจากไม่ได้กำหนดขอบให้ชัดเจนเนื่องจากกาแลคซีมีรัศมีของดวงดาวและสสารระหว่างดวงดาว

รูปที่ 2. แนวคิดของศิลปินเกี่ยวกับทางช้างเผือกที่สร้างขึ้นจากแบบจำลองทางทฤษฎีและจากการสังเกตของดาราจักรชนิดก้นหอยอื่น ๆ จากแถบกลางงอกแขนสองข้างที่แตกแขนงในภายหลัง ที่มา: NASA

ศูนย์กลางกาแลคซีตั้งอยู่ทางกลุ่มดาวซาจิทาเรียสตามที่นักดาราศาสตร์ฮาร์โลว์แชปลี่ย์กล่าวไว้เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 ซึ่งเป็นกลุ่มแรกที่ประมาณขนาดของดิสก์กาแลกติก

ส่วนหนึ่งของระบบสุริยะอยู่ในแขนก้นหอยข้างใดข้างหนึ่งนั่นคือแขนของกลุ่มดาวนายพรานที่ชานเมืองกาแล็กซี ฝุ่นระหว่างดวงดาวป้องกันไม่ให้เรามองเห็นศูนย์กลางอย่างไรก็ตามในความถี่วิทยุและอินฟราเรดก็เป็นไปได้

ต้องขอบคุณพวกเขาทำให้ทราบว่าดวงดาวที่นั่นหมุนด้วยความเร็วสูงรอบหลุมดำมวลมหาศาลซึ่งเทียบเท่ากับมวลดวงอาทิตย์ประมาณ 3.7 ล้านก้อน

สำหรับต้นกำเนิดของทางช้างเผือกนักจักรวาลวิทยาเชื่อว่ามันมีอายุเกือบเท่าบิ๊กแบงการระเบิดที่ก่อให้เกิดจักรวาลทั้งหมด

ดาวดวงแรกที่ก่อตัวเป็นกาแลคซีต้องก่อตัวในอีกประมาณ 100 ล้านปีต่อมา นั่นคือเหตุผลที่นักจักรวาลวิทยาประมาณอายุของมันที่ 13.6 พันล้านปี (บิ๊กแบงเกิดขึ้นเมื่อ 13.8 พันล้านปีก่อน)

อายุของทางช้างเผือก

รูปที่ 3 กาแลคซี UGC 12158 ที่ 118 Mpc จากโลกดูเหมือนกับสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าทางช้างเผือกมีลักษณะเป็นอย่างไร มันอยู่ในกลุ่มดาวเพกาซัส ภาพดังกล่าวถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ที่มา: NASA ผ่าน Wikimedia Commons

ในการกำหนดอายุของทางช้างเผือกนักดาราศาสตร์มองหาดวงดาวที่เก่าแก่ที่สุด

อายุของดวงดาวนั้นรู้ได้จากแสงซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิและองค์ประกอบต่างๆที่ประกอบเป็นองค์ประกอบ

ดาวฤกษ์มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อยู่ภายในซึ่งจำเป็นต้องมีวัสดุเพื่อใช้ในการทำงาน สารนี้ในตอนแรกคือไฮโดรเจนซึ่งเป็นองค์ประกอบที่เบาที่สุดของทั้งหมดซึ่งหลอมรวมเป็นฮีเลียม ดาวฤกษ์ที่มีไฮโดรเจนจำนวนมากยังมีอายุน้อยและดาวที่มีธาตุนี้ไม่ดีก็แก่แล้ว

ด้วยการวิเคราะห์แสงของดาวฤกษ์ด้วยเทคนิคสเปกโทรสโกปีทำให้สามารถทราบปริมาณไฮโดรเจนที่มีได้เนื่องจากองค์ประกอบแต่ละส่วนดูดซับความยาวคลื่นของแสงและเปล่งแสงอื่น ๆ

ความยาวคลื่นที่ดูดซับจะสะท้อนในสเปกตรัมในรูปแบบของเส้นสีเข้มที่มีลักษณะการจัดเรียง สิ่งนี้บ่งบอกถึงความอุดมสมบูรณ์ขององค์ประกอบที่เป็นปัญหาและด้วยวิธีนี้จึงเป็นไปได้ที่จะทราบว่าดาวฤกษ์มีไฮโดรเจนมากหรือไม่และสามารถประมาณอายุของมันได้โดยประมาณ

ดังนั้นอายุของทางช้างเผือกจึงเป็นของดาวฤกษ์ที่เก่าแก่ที่สุดบวกกับอายุของดาวฤกษ์รุ่นก่อน ๆ ถ้ามี และถ้ามีก็จะต้องมีไฮโดรเจนฮีเลียมและลิเธียมซึ่งเป็นองค์ประกอบที่เบาที่สุดเท่านั้น

ดาวที่เก่าแก่ที่สุดในทางช้างเผือกเป็นที่รู้กันว่ามีอายุอย่างน้อย 13.5 พันล้านปี แต่ภายในมีองค์ประกอบหนักบางส่วนที่ไม่สามารถหลอมรวมเข้าด้วยกันได้

นั่นหมายความว่าพวกมันจะต้องได้มาจากดาวรุ่นก่อนซึ่งเป็นดาวรุ่นแรกที่อายุการใช้งานสั้นมากเนื่องจากมีมวลมหาศาลและระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา

เมื่อเพิ่มอายุเหล่านี้นักจักรวาลวิทยาคาดว่า 13.6 พันล้านปีก่อนทางช้างเผือกก่อตัวขึ้น

บางส่วนของทางช้างเผือก

เกลียวของทางช้างเผือกมีสามบริเวณที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนซึ่งหมุนด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน (ยิ่งใกล้ศูนย์กลางมากเท่าไหร่การหมุนก็จะเร็วขึ้นเท่านั้น):

- ดิสก์ซึ่งเป็นบริเวณที่มีก๊าซและฝุ่นมากซึ่งมีขนาดความยาวประมาณ 40,000 ชิ้นและความหนา 2,000 ชิ้น: พบดาวส่วนใหญ่ในกาแลคซีที่นั่นเกือบทั้งหมดเป็นดาวสีน้ำเงินที่ร้อนจัดและเพิ่งก่อตัวขึ้น

- หลอดไฟเป็นทรงกลมหนาขึ้นรอบ ๆ ตรงกลางด้านบนและด้านล่างของดิสก์โดยมีรัศมี 6000 ชิ้น ภูมิภาคนี้ไม่เหมือนดิสก์คือมีฝุ่นและก๊าซเบาบางโดยมีประชากรดาวฤกษ์ในสมัยโบราณ

- รัศมีทรงกลมขนาดมหึมาที่ล้อมรอบกาแลคซีและมีจุดศูนย์กลางตรงกับดิสก์ ดวงดาวที่นี่รวมตัวกันเป็นกระจุกทรงกลมและเช่นเดียวกับหลอดไฟมีวัสดุระหว่างดวงดาวอยู่ที่นี่จำนวนน้อยดังนั้นประชากรของดาวฤกษ์ส่วนใหญ่จึงมีมา แต่โบราณเช่นกัน

รูปที่ 4 ส่วนต่างๆของทางช้างเผือกดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ในอ้อมแขนข้างหนึ่งทำการเคลื่อนไหวต่างๆนอกเหนือจากการเคลื่อนที่รอบศูนย์กลางกาแลคซี PNG / PSG เป็นทิศทางของขั้วเหนือและขั้วใต้ของกาแลคซี ที่มา: Wikimedia Commons

โครงสร้างเกลียว

ทางช้างเผือกมีรูปร่างเหมือนก้นหอย นักดาราศาสตร์ยังไม่ทราบว่าเหตุใดสสารของดาราจักรจึงจัดเรียงในลักษณะนี้ ดาราจักรชนิดก้นหอยบางแห่งไม่ได้มีแท่งและจำนวนมากไม่ได้เป็นเกลียว แต่เป็นรูปไข่

รูปที่ 5. โครงสร้างเกลียวของทางช้างเผือกที่มองเห็นได้โดยตรงจากด้านบน ดวงอาทิตย์เป็นจุดสีเหลืองบนแขนของกลุ่มดาวนายพราน (Ori) ชื่อของแขนตรงกับกลุ่มดาวและเป็นตัวย่อ ที่มา: Wikimedia Commons ผู้ใช้: Rursus / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

ทฤษฎีหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของสสารสามารถแพร่กระจายไปในอวกาศได้เช่นเดียวกับระลอกคลื่นในสระน้ำเมื่อก้อนหินถูกขว้าง นี่คือสิ่งที่เรียกว่าทฤษฎีคลื่นความหนาแน่น แต่ไม่ใช่ทฤษฎีเดียวที่ได้รับการเสนอให้อธิบายการมีอยู่ของแขนเกลียว

ส่วนประกอบ

ดาราจักรดาวเทียม

มีกาแลคซีขนาดเล็กหลายแห่งที่มาพร้อมกับทางช้างเผือกซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีที่สุด ได้แก่ เมฆแมกเจลแลน

รูปที่ 6. เมฆแมกเจลแลนใหญ่ ที่มา: Wikimedia Commons

เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการค้นพบกาแลคซีแคระ Sagittarius และอีกหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถตกลงได้ว่าเป็นดาราจักรบริวารในสิทธิ์ของตัวเองหรือเป็นส่วนหนึ่งของทางช้างเผือก: กาแลคซีแคระ Canis Major

อาจมีกาแล็กซีบริวารอื่น ๆ ของทางช้างเผือกที่ไม่สามารถมองเห็นได้จากตำแหน่งของเราบนแขนก้นหอยข้างใดข้างหนึ่ง แรงโน้มถ่วงอันทรงพลังของทางช้างเผือกดึงดูดพวกเขาและแน่นอนว่าในอีกหลายล้านปีพวกเขาจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของมัน

หลุมดำกลาง

ด้วยกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดนักดาราศาสตร์สามารถติดตามการเคลื่อนไหวของดวงดาวในบริเวณใกล้เคียงกับใจกลางกาแลคซีได้

มีแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์เข้มข้นที่เรียกว่า Sgr A (Saggitarius A) ซึ่งเชื่อว่าเป็นหลุมดำมวลยิ่งยวดที่กาแลคซีทั้งหมดรวมทั้งของเรามีอยู่ที่ศูนย์กลาง

หลุมดำใน Saggitarius A คาดว่าจะมีมวลประมาณ 4 ล้านดวง แสงเรืองแสงพุ่งออกมาจากมันซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากสสารระหว่างดวงดาวที่ไหลเข้ามาอย่างต่อเนื่อง บางครั้งการเรืองแสงที่รุนแรงบ่งชี้ว่ามีดาวเข้ามาภายใน

ดาว

ความงดงามของทางช้างเผือกเกิดจากดวงดาวที่อาศัยอยู่ระหว่าง 200 ถึง 400 ล้าน ดวงอาทิตย์ของเราเป็นดาวฤกษ์อายุปานกลางซึ่งตั้งอยู่ในวงแขนของกลุ่มดาวนายพรานซึ่งอยู่ห่างจากใจกลางกาแลคซีที่คึกคัก 7900 ชิ้น

ดาวฤกษ์มีหลายประเภทจำแนกตามมวลและอุณหภูมิ นอกจากนี้ยังจำแนกตามเนื้อหาของธาตุแสงไฮโดรเจนและฮีเลียมหรือธาตุที่หนักกว่าซึ่งนักดาราศาสตร์เรียกโลหะทั่วไป

กลุ่มหลังเป็นดาราอายุน้อยเรียกว่าประชากร I ในขณะที่อดีตมีอายุมากกว่าและรู้จักกันในชื่อประชากร II

ในกาแลคซีเช่นทางช้างเผือกมีดาวจากทั้งสองประชากร ในวงแขนก้นหอยและในดิสก์กาแลกติกนั้นมีประชากร II เหนือกว่าในขณะที่ในรัศมีและกระเปาะเหล่านั้นของประชากร I

ดาวเคราะห์

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ระบบดาวดวงเดียวที่มีดาวเคราะห์ที่รู้จักคือระบบสุริยะ ในนั้นมีดาวเคราะห์สองชนิด หินเช่นโลกและยักษ์เช่นดาวพฤหัสบดี

เริ่มต้นในทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ 20 ดาวเคราะห์ถูกค้นพบในระบบดาวอื่น ๆ ได้แก่ ดาวเคราะห์นอกระบบหรือดาวเคราะห์นอกระบบ

จนถึงขณะนี้มีผู้ค้นพบมากกว่า 3,000 คนและมีจำนวนไม่หยุดนิ่ง ส่วนใหญ่เป็นดาวเคราะห์ประเภท jovian นั่นคือยักษ์ก๊าซ แต่มีการค้นพบหินบางชนิดเช่นโลก

สสารระหว่างดวงดาว

ช่องว่างระหว่างดวงดาวเต็มไปด้วยก๊าซและฝุ่นระหว่างดวงดาว เมื่อสังเกตเห็นทางช้างเผือกจากโลกจะเห็นเส้นและบริเวณที่มืดกว่าซึ่งมีก๊าซและฝุ่นอยู่มาก ประกอบด้วยองค์ประกอบของแสงเป็นหลัก ได้แก่ ไฮโดรเจนและฮีเลียมโดยมีร่องรอยของธาตุที่หนักกว่า

สสารระหว่างดวงดาวมีบทบาทพื้นฐานในกาแลคซีและในจักรวาลเนื่องจากเป็นวัตถุดิบสำหรับดวงดาวและระบบดาวเคราะห์

อ้างอิง

1. CDS. เราจะรู้อายุของทางช้างเผือกได้อย่างไร? สืบค้นจาก: Cienciadesofa.com.
2. Kutner, M. 2003. ดาราศาสตร์: มุมมองทางกายภาพ. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
3. NASA Space Place. ดาราจักรบริวารคืออะไร? กู้คืนจาก: spaceplace.nasa.gov.
4. Pasachoff, J. 2007. คอสมอส: ดาราศาสตร์ในยุคสหัสวรรษใหม่ ฉบับที่สาม ทอมสัน - บรูคส์ / โคล.
5. เมล็ดพันธุ์ M. 2011. รากฐานของดาราศาสตร์. ฉบับที่เจ็ด การเรียนรู้ Cengage
6. มุมมองของระบบสุริยะ การกำเนิดและการก่อตัวของกาแลคซี ดึงมาจาก: solarviews.com.
7. วิกิพีเดีย ทางช้างเผือก. กู้คืนจาก: es. wikipedia.org
8. วิกิพีเดีย ทางช้างเผือก. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org.