ทางช้างเผือกเป็นกาแล็กซี่รูปร่างแบบใด

กาแล็กซีต่างๆ เริ่มกำเนิดขึ้นหลังจากการเกิดบิกแบงอย่างน้อย 1,000 ล้านปี สำหรับกาแล็กซีรุ่นแรก จะมีเนบิวลารุ่นแรกที่ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจนและธาตุฮีเลียมเป็นสารตั้งต้นและยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงโน้มถ่วงแยกเป็นกลุ่มๆ แต่ละกลุ่มก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์จำนวนมาก และดาวฤกษ์เหล่านี้เป็นสมาชิกสำคัญของกาแล็กซี ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่า กาแล็กซีคืออาณาจักร หรือระบบของดาวฤกษ์จำนวนนับแสนล้านดวงที่อยู่ด้วยแรงโน้มถ่วง เมื่อเวลาผ่านไป ดาวฤกษ์ภายในกาแล็กซีสร้างธาตุที่มีมวลอะตอมสูงเพิ่มเติมในเนบิวลารุ่นหลังซึ่งเป็นกลุ่มแก๊สและฝุ่นละออง ที่อยู่ในที่ว่างระหว่างดาวฤกษ์ ดังนั้นเนบิวลารุ่นหลังจึงมีธาตุหนักเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย นอกเหนือจากธาตุไฮโดรเจนและธาตุฮีเลียม 

นักวิทยาศาสตร์ ได้จำแนกกาแล็กซีออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ดังนี้

1. กาแล็กซีปกติ (regular galaxy) เป็นกาแล็กซีที่มีรูปแบบ แบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม ได้แก่

1.1 กาแล็กซีรี (elliptical galaxy) มีรูปร่างแบบกลมรี ซึ่งบางกาแล็กซีอาจกลมมาก บางกาแล็กซีอาจรีมาก  นักดาราศาสตร์ให้ความเห็นว่า กาแล็กซีประเภทนี้จะมีรูปแบบกลมรีมากน้อยเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับอัตราการหมุนของกาแล็กซี ถ้าหมุนเร็วกาแล็กซีจะมีรูปแบบยาวรีมาก

1.2 กาแล็กซีกังหัน (spiral galaxy) มีรูปร่างคล้ายกังหัน อัตราการหมุนของกาแล็กซีกังหันนี้จะเร็วกว่าอัตราการหมุนของกาแล็กซีรี บางกาแล็กซีจะมีคาน เรียกว่า กาแล็กซีกังหันมีคาน (barred spiral galaxy) เช่น กาแล็กซีทางช้างเผือก

1.3 กาแล็กซีลูกสะบ้า (lenticular galaxy) มีรูปร่างคล้ายเลนส์นูน

2. กาแล็กซีไร้รูปทรง (Irregular galaxy ) เป็นกาแล็กซีที่ไม่มีรูปร่างที่แน่นอน หรือเรียกว่า กาแล็กซีอสัณฐาน มักจะเป็นกาแล็กซีขนาดเล็ก

กาแล็กซีที่ระบบสุริยะและโลกเป็นสมาชิกอยู่เรียกว่า กาแล็กซีทางช้างเผือก มีดาวฤกษ์จำนวนมาก (มากกว่า 200,000 ล้านดวง) รวมทั้งระบบสุริยะอยู่รวมกันด้วยแรงโน้มถ่วงและโคจรรอบจุดศูนย์กลางกาแล็กซี โดยบริเวณใกล้ศูนย์กลางกาแล็กซีมีแรงโน้มถ่วงมากจึงทำให้ดาวฤกษ์อยู่ร่วมกันอย่างหนาแน่นบริเวณที่ไกลออกไป  โดยกาแล็กซีทางช้างเผือก เป็นกาแล็กซีกังหันมีคาน  และมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100,000 ปีแสง 

ในคืนเดือนมืดและท้องฟ้าปลอดโปร่ง เราจะเห็นดาวฤกษ์เต็มท้องฟ้าและแถบสว่างจางๆ หรือฝ้าขาวบนท้องฟ้าขนาดกว้างประมาณ 15 องศา พาดผ่านท้องฟ้าเป็นทางยาว แถบสว่างนี้เรียกว่าทางช้างเผือก (Milky Way) แถบสว่างของทางช้างเผือกเกิดจากแสงจากดาวฤกษ์จำนวนมากที่อยู่รวมกัน โดยบริเวณที่เห็นเป็นแถบฝ้าชัดเจนเป็นแสงของดาวฤกษ์จำนวนมากที่มาจากบริเวณใจกลางของกาแล็กซีทางช้างเผือกซึ่งอยู่ในทิศทางของกลุ่มดาวคนยิงธนู  แต่หากสังเกตทางช้างเผือกในทิศทางอื่นจะเห็นเป็นแถบฝ้าจางๆเนื่องจากมีดาวฤกษ์น้อยกว่าโดยเฉพาะในทิศทางของกลุ่มดาวสารถีซึ่งอยู่ตรงข้ามกับกลุ่มดาวคนยิงธนู 

นอกจากกาแล็กซีทางช้างเผือกที่กล่าวมาแล้ว ยังมีกาแล็กซีอื่นๆ ที่อยู่ใกล้กาแล็กซีทางช้างเผือก เรียกว่ากาแล็กซีเพื่อนบ้าน โดยกาแล็กซีเพื่อนบ้านที่สามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่าในช่วงเวลาที่ท้องฟ้าแจ่มใส ได้แก่ กาแล็กซีแอนดรอเมดา กาแล็กซีแมกเจลแลนใหญ่ และกาแล็กซีแมกเจลแลนเล็ก  สำหรับกาแล็กซีแอนดรอเมดาจะสังเกตเห็นเป็นฝ้าจางๆ ขนาดเล็ก คล้ายดาวฤกษ์เมื่อมองด้วยตาเปล่า ทางทิศเหนือในกลุ่มดาวแอนดรอเมดา 

กาแล็กซีแอนดรอเมดามีรูปร่างเป็นกาแล็กซีกังหัน มีขนาดใหญ่กว่ากาแล็กซีทางช้างเผือก มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 220,000 ปีแสง  และอยู่ห่างจากโลกประมาณ 2.5 ล้านปีแสง 

กาแล็กซีแมกเจลแลนใหญ่ และกาแล็กซีแมกเจลแลนเล็ก เป็นกาแล็กซีไร้รูปแบบ ซึ่งสังเกตเห็นได้บริเวณใกล้กับขอบฟ้าทิศใต้จึงทำให้เห็นได้ยากในประเทศไทย กาแล็กซี่แมกเจลแลนใหญ่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20,000 ปีแสง อยู่ห่างจากกาแล็กซีทางช้างเผือกประมาณ 160,000 ปีแสง สำหรับกาแล็กซีแมกเจลแลนเล็กมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 7,000 ปีแสง อยู่ห่างจากกาแล็กซีทางช้างเผือกประมาณ  200,000 ปีแสง

เอกภพเริ่มต้นจากบิกแบงและมีวิวัฒนาการจนเกิดเป็นกาแล็กซี ซึ่งภายในกาแล็กซีมีดาวฤกษ์จำนวนมาก นักเรียนคิดว่าดาวฤกษ์เกิดขึ้นได้อย่างไร มีสมบัติอย่างไร และมีวิวัฒนาการต่อไปหรือไม่อย่างไรนักเรียนจะได้ศึกษาในบทต่อ

กาแล็กซี (Galaxy)

    เอกภพประกอบไปด้วยระบบทุกระบบที่มีขนาดเล็กกว่าเอกภพและปรากฏการณ์ทางธรรมชาติทุกชนิด ระบบที่ขนาดใหญ่รองลงมาจากเอกภพคือ กระจุกกาแล็คซี (Cluster of Galaxy) ซึ่งประกอบไปด้วยกาแล็คซีขนาดใหญ่และเล็กจำนวนนับพันกาแล็คซี และประกอบด้วยสสารต่าง ๆ ที่อยู่ระหว่างกาแล็กซี โครงสร้างขนาดใหญ่รองลงมาจากกระจุกกาแล็กซีอีกก็คือ กาแล็กซีชนิดต่าง ๆ เช่นกาแล็กซีทางช้างเผือกที่ดวงอาทิตย์และระบบสุริยะของเราเป็นสมาชิก

กาแล็กซี คืออาณาจักรหรือระบบของดาวฤกษ์นับแสนล้านดวง อยู่รวมกันโดยแรงโน้มถ่วงระหว่างทั้งหมดที่มีอยู่ในกาแล็กซีกับหลุมดำมวลยวดยิ่ง (Supermassive Black Hole) ที่แก่นกลางของกาแล็คซี กาแล็คซีต่าง ๆ เกิดขึ้นหลังจากบิกแบงประมาณ 1,000 ล้านปี ภายในกาแล็คซีประกอบไปด้วยดาวฤกษ์จำนวนมหาศาล และตัวกลางระหว่างกาแล็คซี (Interstellar Medium) กาแล็คซีที่สำคัญซึ่งมีระบบสุริยะเป็นสมาชิกอยู่ได้แก่ กาแล็คซีทางช้างเผือก ยังมีกาแล็คซีอื่นที่สามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่าในท้องฟ้าประเทศไทย ได้แก่ กาแล็คซีแอนโดรเมดา ซึ่งอยู่ในกลุ่มดาวแอนโรดรเมดา

เราสามารถสังเกตทางช้างเผือกได้ในคืนที่ท้องฟ้าปลอดโปร่งแจ่มใส ไม่มีแสงจันทร์สว่างและไม่มีแสงไฟรบกวน โดยสังเกตเห็นเป็นฝ้าขาวจาง ๆ ขนาดกว้างประมาณ 15 องศา พาดผ่านเป็นทางยาวรอบท้องฟ้าในทิศทางรอบกลุ่มดาวแมงป่อง (ขณะขึ้นไปสูงสุดจะอยู่ทางทิศใต้ที่มุมเงยประมาณ 15 องศา) กลุ่มดาวคนยิงธนู (เป็นส่วนของทางช้างเผือกที่มองเห็นได้ง่าย ชัดเจน และสวยงามมาก) กลุ่มดาวนกอินทรี และกลุ่มดาวหงส์

    1.กาแล็กซีทางว้างเผือก

ภาพจากกล้องโทรทรรศ์แสดงให้เห็นว่าทางช้างเผือก คือ ดาวฤกษ์จำนวนมากมายที่กระจายอยู่ในท้องฟ้าบริเวณใกล้เคียงกัน ดาวฤกษ์เหล่านี้คือดาวฤกษ์ที่อยู่ในบริเวณแขน (Arm) หรือว่าบริเวณแก่นกลาง (Nucleus) ของกาแล็กซีทางช้างเผือก เมื่อเรามองดูทางช้างเผือกที่ผาดเป็นทางยาวบนฟากฟ้า จะหมายถึงเรากำลังมองดูกาแล็คซีทางช้างเผือกทางด้านข้างผ่านไปยังส่วนที่เป็นแขนของกาแล็กซีทางช้างเผือก หรือผ่านไปยังบริเวณใจกลางของกาแล็กซีทางช้างเผือกนั้นเอง ระบบสุริยะของเราอยู่ห่างจากศูนย์กลางของกาแล็คซีประมาณ 300,000 ปีแสงทางด้านกลุ่มดาวนายพราน

กาแล็คซีทางช้างเผือกเป็นกาแล็คซีแบบกังหันมีคานและก้นหอยมีคาน (Barred Spiral Galaxy) มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100,000 ปีแสง มีความหนาแน่น 1,000 ปีแสง มีมวลทั้งหมด 5.8 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ ประกอบด้วยดาวฤกษ์ประมาณ 1 – 4 แสนล้านดวง

    2.กาแล็กซีเพื่อนบ้าน

เมื่อมองดูท้องฟ้าในเวลากลางคืน ดาวฤกษ์ เนบิวลา และทางช้างเผือกที่เราสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่าทั้งหมดนั้นอยู่ภายในกาแล็กซีทางช้างเผือก แต่ยังมีกาแล็กซีที่ยังสามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่าที่อยู่ภายนอกกาแล็กซีทางช้างเผือกจึงเรียกว่ากาแล็คซีเพื่อนบ้าน ได้แก่ กาแล็คซีแอนโดรเมดา กาแล็กซีแมกเจลแลนเล็ก และกาแล็กซีแมกเจลแลนใหญ่

กาแล็คซีแมกเจลแลนใหญ่ เป็นกาแล็คซีชนิดไม่มีรูปแบบซึ่งจะสังเกตเห็นได้ใกล้กับขอบฟ้าทิศใต้จึงทำให้เห็นได้ยาก ส่วนกาแล็คซีแอนโดรเมดานั้นจะสังเกตเห็นในกลุ่มดาวแอนโดรเมดา ซึ่งสังเกตเห็นได้ง่ายในฤดูหนาว กาแล็กซีแอนโรเมดานี้เป็นเป็นกาแล็คซีกังหันหรือก้นหอย มีขนาดใหญ่กว่ากาแล็คซีทางช้างเผือกและไม่มีคาน

    นักดาราศาสตร์แบ่งกาแล็กซีออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ

1.กาแล็กซีปกติ (Regular Galaxy) ซึ่งสามารถจัดแบ่งรายละเอียดได้ตามรูปร่างที่ปรากกฎของกาแล็กซีได้ตามแผนภาพของฮับเบิล

2.กาแล็กซีไม่มีรูปแบบ (Irregular Galaxy) ดังเช่น กาแล็คซีแมกเจลแลนใหญ่

แผนภาพของฮับเบิลเป็นการจัดหมาดหมู่ของกาแล็กซีจากลักษณะของรูปร่างที่ปรากฏ โดยแบ่งกาแล็คซีชนิดต่าง ๆ ออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่ ตามสัณฐานดังนี้

    กาแล็กซีรี (Elliptical Galaxy) 

    เป็นกาแล็กซีที่มีรูปร่างค่อนข้างราบเรียบ มีการกระจายของแสงจากดาวฤกษ์สม่ำเสมอทั่วทังกาแล็คซี มีรูปร่างค่อนข้างรี ใช้รหัสว่า E ตามด้วยตัวเลขซึ่งแสดงถึงความแป้นของรูปทรงรีที่ปรากฏ เช่น กาแล็คซีเอ็ม 87 ประเภท EQ

    กาแล็กซีกังหันหรือก้นหอย (Spiral Galaxy) 

    เป็นกาแล็กซีที่ใจกลางสว่างเพราะมีดาวจำนวนมาก และมีแขนซึ่งมีจำนวนน้อยกว่า แขนหลักมี 2 แขนคล้ายใบพัดของกังหัน ตรงกลางมีดาวฤกษ์หนาแน่นเรียกว่าใจกลางกาแล็คซี (Nucleus) ใช้รหัส S โดยส่วนใหญ่ราวครึ่งหนึ่งของกาแล็คซีนี้จะมีโครงสร้างคล้ายคานตรงกลางที่ยื่นจากใจกลางกาแล็กซี เรียกว่ากาแล็กซีกังหันแบบมีคาน ใช้รหัส SB เช่น กาแล็กซีทางช้างเผือกซึ่งเป็นประเภท SBb กาแล็กซีเอ็นจีซี 1073 เป็นกาแล็กซีชนิด SBc กาแล็กซีชนิด a จะมีแขนใกล้ชิด b และ c ตามลำดับ

    กาแล็กซีลูกสะบ้าหรือกาแล็กซีซีเลนส์ (Lenticular Galaxy) 

    เป็นกาแล็กซีที่มีรูปร่างคล้ายเลนส์อยู่ระหว่างกาแล็กซีรีและกาแล็กซีกังหัน ใช้รหัส SO มีใจกลางสว่าง ล้อมรอบโครงสร้างคล้ายแผ่นจานเช่นเดียวกับกาแล็กซีกังหัน แต่ที่แตกต่าง คือ แผ่นจานไม่มีโครงสร้างของแขนกังหันที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เช่น กาแล็กซีเอ็นจีซี 1201