کهکشان مارپیچی

یک مثال از کهکشان مارپیچی کهکشان فرفره

یک کهکشان مارپیچی (به انگلیسی: spiral galaxy)‏یک نوع از سه نوع اصلی کهکشان‌ها است که اولین بار توسط ادوین هابل و در سال ۱۹۳۶ رده‌بندی شد.

ساختار

کهکشان‌های مارپیچی چند بخش اصلی دارند:

• یک دیسک چرخان که از چند بازو تشکیل شده‌است و ستارگان غالباً در آن قرار دارند
• مرکز آن که یک برآمدگی کره مانند است و غالبا از ستارگان پیر تشکیل شده‌است.
• هاله کهکشانی که خوشه‌های ستاره‌ای کروی زیادی در آن قرار داررند
• سیاه‌چاله ابرپرجرم که در مرکز آن قرار دارد

ان‌جی‌سی ۱۳۰۰ در فروسرخ نور.

بازوهای مارپیچی

بازوهای مارپیچی نقاطی هستند که از مرکز مارپیچی و کهکشان‌های مارپیچی بسته کشیده شده‌اند این نواحی باریک به شکل مارپیچ می‌باشند و از این رو به ان‌ها کهکشان‌های مارپیچی می‌گویند طبقه بندی متفاوت کهکشان‌های مارپیچی بستگی به ساختار بازوهای مشخص در ان هاست. کهکشان‌های Sc و SBc به علت بعد مسافت بازوهای شل و اویزانی دارند در حالی که که کهشان‌های Sa و SBa کهکشان‌هایی با بازوهای تنگ و به هم پیچیده شده‌ای هستند(با مراجعه به طبقه بندی هابل). در هر دو حالت بازوهای مارپیچی از تعداد بسیار زیادی ستارهٔ ابی و بزرگ و جوان تشکیل شده اند(ناشی از چگالی جرمی و نرخ بالای شکل گیری ستارگاان)بازوها را قابل توجه می‌سازد

برآمدگی‌های کهکشانی

برآمدگی‌ها bulge گروه عظیم الجثه و بسیار فشرده ستارگان هستند. این اصطلاح به گروه مرکزی ستارگان در اکثر کهکشان‌های مارپیچی اشاره می‌کند. برامدگی(bulg) کهکشان Sa معمولا از ستاره‌های II تشکیل شده است, که که ستاره‌های قرمز و پیر همراه با حجم فلزی کم می‌باشند علاوه بر این کهکشان‌های saوsba تمایل به بزرگ بودن دارند در مقابل ان برآمدگی‌های (bulges)کهکشان‌های Sc و SBc بسیار کوچک تر هستندو غالبا از تراکم ستاره‌های جوان و آبی I تشکیل شده اندبعضی از برآمدگی‌ها ویژگی‌های مشابهی با کهکشان‌های بیضوی دارند (تمایل به سمت جرم و درخشندگی کم) و بقیه دارای چگالی دیسک مرکزی بسیار بالا همراه با ویژگی‌های مشابه صفحهٔ کهکشان می‌باشند اینگونه تصور می‌شود که بسیاری از برآمدگی‌ها در مرکزشان میزبان سیاهچالهٔ ابر پر جرم می‌باشند اگرچه سیاهچاله تاکنون به صورت مستقیم مشاهد نشده‌است اما شواهد غیر مستقیم آن وجود دارد. به عنوان مثال در کهکشان خودمان شیئی که Sagittarius A* نامیده می‌شود احتمالا یک سیاهچالهٔ ابر پر جرم می‌باشد یک ارتباط قوی بین جرم سیاهچاله و سرعت انشار ستاره‌ها در برآمدگی وجود دارد رابطه یM-sigma

شبه کرهٔ بسیارعظیم

جثهٔ ستاره‌ها در کهکشان‌های مارپیچی اگرچه در صفحهٔ کهکشان قرار گرفته‌اند اما ستارگان کمی وجود دارند که در یک مدار دایره‌ای به دور مرکز کهکشان قرار گرفته باشند بلکه آنها در یک هالهٔ کره‌ای به دور هستهٔ کهکشانی قرار گرفته اند ، به هر حال بعضی از ستارگان در یک هالهٔ کروی یا کره کهکشانی ساکن شده‌اند . رفتار مداری این ستارگان مورد بحث است ،آن‌ها ممکن است برگشت و یا کج شدن مدارها را توصیف نمایند ، لیکن حرکت ستارگان در یک مدار منظم راهرگز .هاله‌های ستاره‌ای ممکن است از کهکشان‌های کوچک که ادغام می‌شوند با کهکشان‌های مارپیچی حاصل شوند برای مثال کهکشان بیضوی Sagittarius Dwarf در فرایند ادغام با راه شیری است و مشاهدات نشان می‌دهد که بعضی از ستارگان در هاله که در راه شیری وجود دارند حاصل ان است بر خلاف دیسک کهکشانی به نظر می‌رسد که هاله عاری از غبار است و علاوه بر این ستارگان در هالهٔ کهکشانی از تراکم II پیرتر و با نسبت فلزی کمتر نسبت به تراکم I در دیسک کهکشانی (اما بسیار شبیه نسبت به برامدگی کهکشانی)هستندهالهٔ کهکشانی همچنین از خوشه‌های کروی تشکیل شده‌است. حرکت هاله‌های ستاره ان‌ها را در فرصت مناسب میان دیسک میاورد و تصور می‌شود که تعدادی از کوتوله‌های قرمزز نزدیک به خورشید متعلق به هاله‌های کهکشانی می‌باشند برای مثال Kapteyn's Star و Groombridge ۱۸۳۰ بر طبق حرکت نامنظم ان‌ها به دور مرکز کهکشان اگر ان‌ها این حرکت را همواره انجام دهند این ستاره‌ها اغلب اشکار میوند به صورت غیر طبیعی در حرکت مناسب بالا

منشاء ناحیهٔ ساختار مارپیچ

برتیل لیندبلد در سال ۱۹۲۵ پیشگام مطالعه دربارهٔ دوران کهکشان و شکل گیری بازوهای مارپیچ بود. او پی برد که ایدهٔ مرتب شدن ستارگان در قالب مارپیچ به علت مسئلهٔ غیر قابل حل مارپیچی غیر قابل دفاع است . نظر به اینکه سرعت زاویه‌ای دوران دیسک کهکشانی با فاصله گرفتن از مرکز کهکشان تغییر می‌کند (از طریق یک مدل گرانشی منظومه شمسی) یک بازوی محوری (شیبه دود) سریعا به هنگام چرخش کهکشان خم خواهد شد بازو در چرخش کم کهکشان خم شدن خود را افزایش می‌دهد تاجایی به دور کهکشان می‌پیچد. این مسئله، مسئلهٔ مارپیچ نامیده می‌شود. اندازه گیری تا قبل از سال ۱۹۶۰ نشان می‌داد که سرعت مداری ستاره‌ها در کهکشان‌های مارپیچی با درنظر گرفتن فاصله شان از مرکز کهکشان بسیار بالاتر انتظار ما در دینامیک نیوتن است اما هنوز نمی‌تواند استحکام ساختار مارپیچی را توضیح دهد دو تئوری یا مدل برای ساختار کهکشان‌های مارپیچ وجود دارد.

۱. شکل گیری ستاره‌ها معلول موج‌های چگالی در دیسک کهکشانی

۲. مدل sspsf:شکل گیری ستارگان معلول shock waves میان ستاره‌ای می‌باشد.

مدل density wave

هم چنین ببینید:density wave theory

لیند بلد پیشنهاد کرد که بازو‌ها نمایش دهندهٔ مکان‌های تقویت کنندهٔ چگالی می‌باشند (density waves) که باعث می‌شوند ستاره‌ها و گاز در ان‌ها دوران بسیار اهسته‌ای داشته باشد همانگونه که گاز داخل یک موج چگالی می‌شود فشار وارد می‌کند و یک ستارهٔ جدید را درست می‌کند بعضی از ستاره‌های ابی جوان که بازو‌ها را روشن می‌کنند این ایده تحت عنوان density wave theory توسط c.c Lin و frnk Shu، درسال ۱۹۶۴ بسط داده شد ان‌ها پیشنهاد دادند که بازو‌های مارپیچی اشکار سازی موج چگالی می‌باشند تلاش برای توضیح ساختار کشیدگی بزرگ مارپیچ‌ها در شرایط تکثیر موج‌های کوتاه دامنه با سرعت زاویه‌ای مناسب که با سرعت متفاوت از ستاره‌ها و گازهای کهکشان اطراف کهکشان می‌چرخند.

تئوری تاریخی لین و شو

اولین تئوری ( نظریه ) مورد قبول برای ساختار مارپیچی توسط لین و شو در سال ۱۹۶۴ ابداع شد.

۱. آن‌ها پیشنهاد دادند که بازوهای مارپیچی اشکار سازی(نظریه) موج چگالی می‌باشند.

۲. آن‌ها فرض کردند که ستاره‌ها در مداری که اندکی بیضوی است حرکت می‌کنند و جهت یابی آن‌ها در مدارشان ، بیضوی بودن و جهت یابی آن‌ها به هم وابستگی دو به دو دارد، آن‌ها همواره در یک مسیر با افزایش فاصله از مرکز کهکشانی حرکت می‌کنند این توضیح اصلی دیاگرام است. این توضیح در برگیرنده موضوعی که مدارهای بیضوی برای تاثیر پذیری از بازوها در مکان‌های مشخص به یکدیگر نزدیک می‌شوند نمی باشد ، بنابر این ستاره‌ها در همین موقعیتی که ما اکنون مشاهده می‌کنیم تا ابد باقی نخواهند ماند بلکه همچنانکه که در حال گذر از مدارشان هستند از میان بازوها عبور خواهند کرد ( این فرضیه نیاز به منبع دارد ).

مثال‌های مهم

• سه‌سو
• گرداب

• راه‌شیری
• زن برزنجیر

• آفتاب‌گردان
• کهکشان فرفره

جستارهای وابسته

اجزا

• لوح کهکشانی
• مرکز کهکشان

• هاله کهکشان

• تاج کهکشان

رده‌بندی

• نمودار رنگ-قدر کهکشان
• رده‌بندی ریخت‌شناسی کهکشان
• رشته هابل
• لوح کهکشان
• کهکشان فعال
• کهکشان مارپیچی میله‌ای

• کهکشان کوتوله
• کهکشان کوتوله بیضوی
• کهکشان کوتوله کروی
• کهکشان بیضوی
• کهکشان مارپیچی متوسط
• کهکشان نامنظم

• کهکشان عدسی
• کهکشان حلقوی
• کهکشان ستاره‌زا
• کهکشان سویفرت
• کهکشان مارپیچی بدون میله

دیگر

• سیستم مختصات کهکشانی
• تشکیل و تکامل کهکشان‌ها
• گروه‌ها و خوشه‌های کهکشانی

• فهرست کهکشان‌ها
• فهرست کهکشان‌های نزدیک

• گاه‌شمار کهکشان‌ها، خوشه‌های کهکشانی و ساختارهای بزرگ
• Tully-Fisher relation

پیوند به بیرون

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ کهکشان مارپیچی موجود است.

• Giudice, G.F. ; Mollerach, S. ; Roulet, E.. Can EROS/MACHO be detecting the galactic spheroid instead of the galactic halo?. . Physical Review D 50 (1994): 2406–2413.  Retrieved on ۲۰۰۷-۰۲-۰۴.
• Stephens, ‎Tim. AEGIS survey reveals new principle governing galaxy formation and evolution. . UC Santa Cruz, March 6, 2007.  Retrieved on ۲۰۰۶-۰۵-۲۴.
• On Spiral Nebulae، Adriaan van Maanen، et al This article deals with the view that the nebulae are associated with the Milky Way.
• Spiral Galaxies @ SEDS Messier pages
• SpiralZoom.com، an educational website about Spiral Galaxies and other spiral formations found in nature. For high school & general audience.
• Spiral Structure explained