กาแล็กซี่ และเอกภพบนโลกของเรา
กาแล็กซี่ คือกลุ่มดาวนับล้าน กับสสารระหว่างดาวซึ่งประกอบด้วยก๊าซ ฝุ่น และสสารมืดที่ยึดเข้าด้วยกันโดยแรงโน้มถ่วง คำนี้มาจากภาษากรีกคำว่า galaxy [γαλαξίας] ซึ่งหมายถึง “นม” ซึ่งหมายถึงทางช้างเผือกโดยตรง ดาวประมาณสิบล้านดวงมาจากกาแลคซีแคระ ดาราจักรมวลมหึมาที่มีดาวหลายล้านล้านดวงโคจรรอบศูนย์กลางมวลเดียวกัน ทางช้างเผือกเป็นที่อยู่ของดาราจักรจำนวนมาก กลุ่มดาวและกลุ่มดาวจำนวนมากในดวงอาทิตย์ของเราอยู่ในหมู่ดาวฤกษ์ในทางช้างเผือก เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะรอบโลกและวัตถุอื่นๆ
กาแล็กซี่มีอะไรบ้าง ในอดีต ดาราจักรถูกจำแนกออกเป็นประเภทต่างๆ ตามคุณสมบัติทางแสงของดาราจักร ประเภทที่พบมากที่สุดคือดาราจักรวงรีที่เรียกว่าดาราจักรวงรี ดาราจักรก้นหอยเป็นดาราจักรคล้ายจานแบน กาแล็กซี่กังหัน ด้านในเป็นฝักบัวทรงโค้ง เฟสที่มีรูปร่างแตกต่างกันหรือผิดปกติเรียกว่ากาแล็กซี และมักสังเกตการสั่นสะเทือนโน้มถ่วงในดาราจักรใกล้เคียง การเชื่อมต่อระหว่างดาราจักรดังกล่าวสามารถนำไปสู่กระจุกดาราจักร สิ่งนี้สร้างสถานการณ์ที่ดาวจำนวนมากขึ้นรวมตัวกันและก่อตัวเป็นดาราจักรหัวใจดวงใหม่ ดาราจักรขนาดเล็กที่มีโครงสร้างไม่ปกติมักเรียกว่าดาราจักร กาแล็กซี่กลมรี
กาแล็กซี่คืออะไร ที่มาของชื่อ
กาแล็กซี่คืออะไร คำว่า กาแล็กซี่ มาจากคำภาษากรีกสำหรับกาแลคซี (γαλαξίας) หรือ kyklos galaktikos ซึ่งหมายถึง “วงกลมน้ำนม” เนื่องจากลักษณะที่ปรากฏบนท้องฟ้า ในตำนานเทพเจ้ากรีก Zeus ให้กำเนิดบุตรชายโดย Hercules ซึ่งวางเด็กไว้บนหน้าอกของ Hera ขณะนอนหลับ ดังนั้นเด็กจึงดื่มนมและเสียชีวิต เมื่อเฮร่าตื่นขึ้น เธอเห็นเด็กอีกคนหนึ่งกำลังดื่มนมจากเต้าของเธอ เขาขับไล่เด็กด้วยน้ำนมที่สาดใส่ท้องฟ้ายามราตรี ทำให้เกิดกาแล็กซีเบา หรือที่เรียกว่า ‘ทางช้างเผือก’ คนไทยเรียกว่า “ทางช้างเผือก”) กาแล็กซี่ 4 ประเภท ในบทความทางดาราศาสตร์ คำว่ากาแล็กซี่ (“ความเป็นจริง”) ถูกใช้ในความหมายเฉพาะเพื่ออ้างถึงทางช้างเผือกของเรา ไม่เหมือนดาราจักรอื่น
คำว่า “ทางน้ำนม” (Milky Way) ปรากฏครั้งแรกในวรรณกรรมภาษาอังกฤษ ในบทกวีของชอเซอร์ ดังนี้
See yonder, lo, the Galaxyë
Which men clepeth the Milky Wey,
For hit is whyt.
— เจฟฟรีย์ ชอเซอร์, The House of Fame, ค.ศ. 1380
เมื่อวิลเลียม เฮอร์เชลกำลังนับวัตถุท้องฟ้า เขาเรียกวัตถุทางช้างเผือกเช่น กาแล็กซี M31 ว่า “กระจุกดาว” และต่อมาพบว่าพวกมันเป็นกระจุกดาวหลายดวงหนาแน่น หาระยะทางจริง นั่นคือเหตุผลที่พวกเขาถูกเรียกว่าโลกของเกาะ แต่คำว่าโลกหมายถึงโลกทั้งใบ ดังนั้นคำนี้จึงไม่ใช้เป็นคำนามอีกต่อไป อนุภาคสุดท้าย เช่น กาแล็กซี เรียกว่า โครงสร้างของกาแล็กซีทางช้างเผือก
รูปร่างของกาแล็กซี่ ประเภทและลักษณะของดาราจักร
กาแล็กซี่ ดาราจักรมีสามประเภทหลัก : ทรงรี ก้นหอย และเนบิวลัส มีความแตกต่างในรายละเอียดเกี่ยวกับรูปลักษณ์ของพวกเขา ดังที่เห็นในซีรีส์ฮับเบิล ซีรีส์ฮับเบิลแยกกาแลคซีตามคุณสมบัติทางแสงของพวกมัน รูปร่างของกาแล็กซี่ ด้วยเหตุนี้ คุณสมบัติของดาราจักรจึงถูกมองข้าม เช่น อัตราการเกิดดาว (ในดาราจักรดาว) หรืองานที่ทำในนิวเคลียส (ในดาราจักรทำงาน) เป็นต้น
- ดาราจักรวงรี
ตามระบบการจำแนกของฮับเบิล ดาราจักรวงรีจะถูกแบ่งออกตามรูปร่างวงรีตั้งแต่ E0 ซึ่งเป็นกระจกทรงกลมเกือบถึง E7 ที่บางที่สุด ดาราจักรเหล่านี้มีรูปร่างเป็นวงรี ไม่ว่ารูปร่างจะเปลี่ยนไปอย่างไร เขาก็เห็นว่ามันเป็นวงรี มุมมองแสดงว่าบ้านมีขนาดเล็ก และวัตถุระหว่างดวงดาวน้อยมาก ซึ่งหมายความว่ามีกระจุกดาวเปิดน้อยมากในกาแลคซีเหล่านี้ จำนวนดาวดวงใหม่ก็น้อยเช่นกัน ดาราจักรเหล่านี้เป็นสมาชิกอายุน้อยมาก ดาวสามารถเติบโตได้ในทุกทิศทางรอบใจกลางดาราจักร ด้วยวิธีนี้จะคล้ายกับกระจุกดาวทรงกลม แต่เล็กกว่าเท่านั้น
- ระบบเกลียว
ระบบเกลียวประกอบด้วยจานทรงกลมของดวงดาวและสสารระหว่างดวงดาว ตรงกลางเป็นหลอดนูนที่มีดาวโบราณ ใกล้ศูนย์กลางมีปีกสว่างที่ยื่นออกไปด้านนอก ตามระบบการจำแนกกาแลคซีของฮับเบิล บันไดเวียนเป็นรูปตัว S ตามด้วยตัวอักษร (a, b หรือ c) ที่ระบุระดับความแคบของแขนดาราจักรและขนาดของจุดศูนย์กลางที่ศูนย์กลาง ดาราจักรประเภท Sa มีแขนแคบ มองเห็นปีกไม่ชัด ในทางตรงกันข้าม สปีชีส์ Sc มีแขนที่กว้าง มองเห็นได้ชัดเจนเป็นมือและจุดศูนย์กลางเล็กๆ
- ประเภทอื่นๆ
ดาราจักรพิเศษคือการก่อตัวของดาราจักรแยกจากกันอันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์กับดาราจักรอื่น เช่น ระบบวงแหวน การจัดเรียงของดวงดาวและวัตถุระหว่างดวงดาวจัดเรียงเป็นวงแหวนรอบจุดศูนย์กลาง โครงสร้างของกาแล็กซี่ คิดว่าดาราจักรเกิดจากดาราจักรขนาดเล็กที่เคลื่อนตัวอยู่ใต้ดาราจักรชนิดก้นหอย เป็นไปได้ด้วย Andromeda Galaxy เพราะเมื่อมองในแสงอินฟราเรดจะทราบได้ว่ามีโครงสร้างคล้ายวงแหวนอยู่มากมายรอบๆ ดาราจักร
- ดาราจักรแคระ
ดาราจักรที่มีชื่อเสียงและเป็นที่นิยมมากที่สุดคือดาราจักรวงรีและดาราจักรก้นหอย แต่ดาราจักรส่วนใหญ่ในเอกภพเป็นดาราจักรแคระ ดาราจักรขนาดเล็กเหล่านี้มีขนาดหนึ่งในร้อยของทางช้างเผือก ดาราจักรแคระมีดาวน้อยมาก นอกจากนี้ยังมีกาแลคซีขนาดเล็กที่ค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ซึ่งมีขนาดประมาณ 100 พาร์เซก กาแล็กซี่กลมรี
สภาวะการเปลี่ยนแปลงที่ผิดปกติ กาแล็กซี่มีกี่รูปแบบ
- ปฏิสัมพันธ์ทางช้างเผือก
กาแล็กซี่มีกี่รูปแบบ ดาราจักรในกระจุกดาราจักร โดยเฉลี่ยแล้ว ดาราจักรเหล่านี้ห่างกันมากกว่าลำดับความสำคัญเพียงเล็กน้อย ด้วยเหตุนี้ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาราจักรเหล่านี้จึงเกิดขึ้นบ่อยครั้งและมีบทบาทสำคัญในการวิวัฒนาการของดาราจักร พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับดาราจักรที่อยู่ใกล้กันมาก ทำให้รูปร่างของพวกมันบิดเบี้ยวเนื่องจากแรงน้ำขึ้นน้ำลง และสามารถแลกเปลี่ยนก๊าซและฝุ่นได้
- ดาวปัจจุบัน
ดาวก่อตัวในกาแลคซีอันเป็นผลมาจากการรวมตัวของก๊าซเย็นที่ก่อตัวเป็นเมฆโมเลกุลขนาดใหญ่ ใน กาแล็กซี่ บางแห่ง อัตราการก่อตัวของดาวฤกษ์ใหม่นั้นสูงมาก และเมื่อก่อตัวขึ้นก็จะเรียกว่า “เมล็ดดาว” มันใช้ก๊าซจนหมดในเวลาน้อยกว่าอายุของดาราจักรนี้ ดังนั้นวัฏจักรแฉกแสงจึงมักคงอยู่นานหลายพันปี นี้สั้นมากเมื่อเทียบกับอายุขัยของกาแล็กซี ดาราจักรที่ก่อตัวดาวมีมากมายในเอกภพยุคแรก และยังคงมีอยู่จนถึงทุกวันนี้ ซึ่งคิดเป็นประมาณ 15% ของการผลิตดาวฤกษ์ทั้งหมด
- นิวเคลียสของดาราจักรที่ใช้งานอยู่
กำเนิดและวิวัฒนาการของดาราจักร กาแล็กซี่
กาแล็กซี่มีสีอะไรบ้าง การศึกษาต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของดาราจักรพยายามตอบคำถามว่าดาราจักรก่อตัวอย่างไร และจักรวาลมีการเปลี่ยนแปลงตลอดประวัติศาสตร์อย่างไร? บางทฤษฎีเป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวาง แต่มีกิจกรรมใหม่อยู่เสมอในด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์
- รุ่น
แบบจำลองจักรวาลวิทยาในปัจจุบันใช้ทฤษฎีบิกแบงเพื่ออธิบายการทรงสร้างเบื้องต้น เชื่อกันว่าการก่อตัวของอะตอมไฮโดรเจนและฮีเลียมเริ่มขึ้นเมื่อประมาณ 300,000 ปีต่อมา ในปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการรวมตัวใหม่ ไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดจะเป็นกลาง (ไม่มีประจุ) และดูดซับแสง ดาวยังไม่ก่อตัว ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความหนาแน่นที่เรียกว่า “ยุคมืด” ความไม่เสถียรของแอนไอโซทรอปิก กาแล็กซี่อสัณฐาน (หรือความไม่เสถียรแอนไอโซทรอปิก) ของสสารพื้นฐานก่อให้เกิดโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล ภายในสสารมืดที่อุณหภูมิต่ำ กลุ่มของสสารแบริออนเริ่มเกาะติดกัน การรวมตัวกันของโครงสร้างในยุคแรกๆ เหล่านี้น่าจะก่อให้เกิด กาแล็กซี่ ที่เราเห็นในปัจจุบัน
- วิวัฒนาการ
หลายพันล้านปีหลังจากการก่อตัวของกาแลคซี โครงสร้างหลักคือกระจุกดาวทรงกลม ที่ใจกลาง ดาราจักรของหลุมดำมวลมหาศาลและกาแลคซีโหนดเล็กๆ ที่อุดมด้วยโลหะเริ่มปรากฏขึ้น การก่อตัวของหลุมดำขนาดใหญ่ดูเหมือนจะมีบทบาทสำคัญในการวิวัฒนาการของกาแลคซี สิ่งนี้จำกัดจำนวนสสารทั้งหมดที่เพิ่มไปยังกาแลคซี เมื่ออายุยังน้อยนี้ ดาราจักรได้ผ่านกระบวนการก่อตัวดาวฤกษ์ การก่อตัวของดาวมวลมาก
- สถานะในอนาคต
โครงสร้างเพิ่มเติม กาแล็กซี่
กาแล็กซี่รี การศึกษาในห้วงอวกาศได้แสดงให้เห็นว่าดาราจักรมักอยู่ใกล้กัน ดาราจักรเดี่ยวที่พบในหลายพันล้านปีที่ผ่านมา มีปฏิสัมพันธ์กับดาราจักรขนาดเดียวกันนั้นหายาก มีเพียง 5% ของดาราจักรที่ตรวจสอบเท่านั้นที่แท้จริงแล้วเป็นดาราจักรเดี่ยวและได้รวมหรือรวมเข้ากับดาราจักรอื่นในอดีต พวกมันอาจเป็นกาแลคซีขนาดเล็กที่มีวงโคจรรอบตัวมัน กาแลคซีสามารถสร้างดาวดวงใหม่ได้เร็วกว่าปกติมาก เนื่องจากก๊าซของมันไม่ได้ดึงดูดให้ดาราจักรข้างเคียง
ในภาพรวม จักรวาลยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ด้วยเหตุนี้ ดาราจักรทั้งหมดจึงอยู่ที่ระยะห่างเฉลี่ยที่เพิ่มขึ้นจากกันและกัน ( กาแล็กซีเลนส์ ดูกฎของฮับเบิล) ดึงเข้าหากันด้วยแรงโน้มถ่วง แกนดาราจักรมีมาตั้งแต่ยุคแรก ๆ ของเอกภพเพื่ออธิบายการขยายตัวของเอกภพในระดับท้องถิ่น เมื่อ กาแล็กซี่ สสารมืดกลุ่มหนึ่งเคลื่อนเข้าหากัน หลังจากนั้นกลุ่มเพื่อนบ้านก็สร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ขึ้น การควบรวมกิจการครั้งนี้จะแข็งแกร่งมากกับก๊าซระหว่างดาราจักรในกระจุกดาว ซึ่งสูงถึง 30-100 ล้านเคลวิน ในแต่ละกระจุก มวลประมาณ 70-80% จะอยู่ในรูปของสสารมืด อีก 10-30% เป็นก๊าซร้อน ส่วนที่เหลืออีกไม่กี่เปอร์เซ็นต์มีความสำคัญ ในกรณีของ เอกภพและกาแล็กซี่
การสังเกต กาแล็กซี่ ที่ความยาวคลื่นหลายช่วง
การสังเกต กาแล็กซี่ ในระยะแรกหลังการค้นพบดาราจักรนอกทางช้างเผือกนั้นอาศัยการสังเกตด้วยตาเท่านั้น ดังนั้นการสังเกตดาวที่ส่องแสงมากที่สุดในภูมิภาคนี้จึงเป็นส่วนสำคัญของดาราศาสตร์เชิงแสง นี่คือช่วงสเปกตรัมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสังเกตบริเวณ H2 และยังเหมาะสำหรับการสังเกตการกระจายของฝุ่นในสาขาดาราจักรอีกด้วย กาแล็กซี่มีอะไรบ้าง
กาแล็กซี่กลมรี การบดบังฝุ่นในตัวกลางระหว่างดวงดาวทำให้การสังเกตแสงที่มองเห็นไม่สามารถทำได้ นักดาราศาสตร์อาศัยการสังเกตการณ์ในบริเวณอินฟราเรดไกล ซึ่งทะลุผ่านฝุ่นระหว่างดวงดาวได้ดี การสังเกตบริเวณนี้มีรายละเอียดที่เผยให้เห็นบริเวณด้านในของเมฆโมเลกุลขนาดยักษ์และนิวเคลียสของดาราจักร นักดาราศาสตร์ใช้อินฟราเรดเพื่อสังเกตกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลมากซึ่งมีการเปลี่ยนสีแดงสูง มันก่อตัวขึ้นในช่วงต้นของประวัติศาสตร์ของจักรวาล กาแล็กซีไร้รูปร่าง แต่ไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลกดูดซับรังสีอินฟราเรดบางส่วน ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะวางกล้องโทรทรรศน์ขึ้นหรือในอวกาศ
คำถามที่พบบ่อย
กาแล็กซีรี (Elliptical Galaxy)
กาแล็กซีกังหัน (Spiral Galaxy)
กาแล็กซีกังหันแบบมีคาน หรือ กาแล็กซีกังหันบาร์ (Barred Spiral Galaxy)
กาแล็กซีลูกสะบ้า หรือ กาแล็กซีเลนส์ (Lenticular Galaxy)
กลุ่มดาวหมีใหญ่ มีรูปร่างคล้ายกับซิการ์
