กาแลกซี่เพื่อนบ้าน - Local Group

       เป็นกลุ่มกาแล็กซีที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก ประกอบด้วยกาแล็กซี เพียงกว่า 30กาแล็กซี รวมกลุ่มกันอยู่ห่างๆรอบ 2 กาแล็กซีใหญ่คือ กาแล็กซีแอนโดรมีดา(M31) และกาแล็กซีทางช้างเผือก (Milky Way galaxy) ของเรา

     กาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา เป็นส่วนหนึ่งของLocal Group มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1Mpc( Mega parsec ~ 3,260,000ปีแสง ) เลยออกไปนอกเขตของLocal Group เป็นอวกาศที่ว่างเปล่า ที่แทบจะไม่พบกาแล็กซีอื่นใดอยู่ กาแล็กซีกลุ่มอื่นที่ใกล้ที่สุด คือ Virgo Cluster อยู่ห่างออกไปประมาณ 18Mpc


     กาแล็กซีอื่นที่มีขนาดรองลงมาใน Local Group คือ M33 (Triangulum galaxy) ทั้งกาแล็กซีทางช้างเผือก กาแล็กซีแอนโดรมีดา และM33 ต่างก็เป็นกาแล็กซีขนาดค่อนข้างใหญ่ และมีลักษณะเป็นกาแล็กซีแบบเกลียว(spiral) ส่วนกาแล็กซีอื่นๆที่เหลือใน Local Group เป็นกาแล็กซีแบบทรงรี(elliptical) และแบบ irregular (มีรูปร่างไม่แน่นอน) ส่องแสงออกมาเพียงจางๆ มีขนาดเพียงเล็กๆ แทบจะเรียกได้ว่าเป็นกาแล็กซีแคระ(dwarf galaxy) บางกาแล็กซีมีขนาดเล็กมาก จนดูคล้ายกระจุกดาว เลยทีเดียว

     ด้วยอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงจากจากแต่ละกาแล็กซี ทำให้กาแล็กซีทั้งหลายใน Local Group เคลื่อนที่ไปด้วยกันในเอกภพ ดังนั้นเมื่อตรวจดูสเป็คตรัม ของกาแล็กซีเหล่านี้ จึงไม่พบลักษณะของ redshift แบบในกาแล็กซีอื่นๆ ที่อยู่ไกลออกไป  ที่จริงมีผู้สังเกตเห็นกาแล็กซีอื่นๆใน Local Group มานานแล้ว ( แม้จะเคยไม่ทราบว่ามันเป็นกาแล็กซีอื่น จนกระทั่งช่วงไม่ถึง 100ปีมานี้ ) เช่น กาแล็กซีแอนโดรมีดา มีบันทึกอยู่ในตำราดูดาวของชาวเปอร์เซีย ตั้งแต่ปีค.ศ. 905 (Book of Fixed Stars ,by Al Sufi

 กาแล็กซีแอนโดรมีดา

     กาแล็กซีแอนโดรมีดาอยู่ไกลออกไปประมาณ 2.2ล้านปีแสง มีลักษณะคล้ายๆทางช้างเผือกของเรา แต่อาจจะใหญ่กว่าเล็กน้อย และถ้าสังเกตให้ดีจะเห็นว่า มันมีกาแล็กซีเพื่อนบ้านเล็กๆ เป็นฝ้าจางๆอีก 2กาแล็กซี คือ M32(NGC 221) และ M110(NGC 205)

     ในขณะที่กาแล็กซีแอนโดรมีดา เป็นกาแล็กซีรูปเกลียว(Spiral galaxy) คือมีลักษณะกลมแบนเหมือนจานสองใบประกบกัน มีแขนเกลียวยื่นออกมา คล้ายๆกันกับ กาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา แต่ M32 และ M110 มีลักษณะเป็นกาแล็กซีรูปทรงรี(Elliptical galaxy) ปัจจุบันพบว่ากาแล็กซีรูปทรงรีมีจำนวนมากมาย มากกว่า กาแล็กซีรูปเกลียวเสียอีก
 
      ღ กาแล็กซีแอนโดรมีดา กำลังเข้าใกล้กาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา ด้วยความเร็วประมาณ 500,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง คาดว่าจะสัมผัสกัน ในอีก 3พันล้านปีข้างหน้า หากจินตนาการช่วงเวลา

     ღ กาแล็กซีแอนโดรมีดาอยู่ในกลุ่มดาวแอนโดรมีดา หากต้องการมองเห็นลักษณะ เป็นฝ้าขาวที่ชัดเจนขึ้น อาจต้องใช้กล้องส่องทางไกล หรือกล้องดูดาวโดยกลุ่มดาวแอนโดรมีดา จะอยู่สูงที่สุดบนฟ้า เวลาประมาณ สี่ทุ่มในเดือนตุลาคม-พฤศจิกายน

กาแล็กซีแม็กเจลแลน 

     กลุ่มเมฆแม็กเจลแลนเล็ก และ กลุ่มเมฆแม็กเจลแลนเล็กใหญ่ ( Small and Large Clouds of Magellan ) เป็นกาแล็กซีเล็กๆ ที่มีรูปทรงแบบ Irregular บริวารของทางช้างเผือก เนื่องจากสามารถเห็นได้ เฉพาะจากซีกโลกใต้ จึงเป็นที่รู้จักในหมู่นักดูดาว ทางซีกโลกใต้มานาน แต่เพิ่งได้รับการบันทึกจนเป็นที่รู้จักกัน เมื่อปีค.ศ.1519 โดยกัปตันเฟอร์ดินานด์ แม็กเจลแลน ( Ferdinand Magellan ) ผู้นำเรือออกเดินทางรอบโลก
400 ปีถัดมา เฮนริเอตทา เลวิตต์ (Henrietta Leavitt) ก็ใช้บริเวณกลุ่มเมฆแม็กเจลแลนนี้แหละ ศึกษาเกี่ยวกับ ดาวแปรแสงประเภทซีฟีอิด(Cepheid Variable) จนเราสามารถใช้ดาวแปรแสงชนิดนี้ วัดระยะทางไกลมากๆ ระหว่างกาแล็กซีในเอกภพได้

กาแล็กซีทางช้างเผือก - The Miky Way Galaxy

     กาแล็กซี (Galaxy) หรือ ดาราจักร หมายถึง อาณาจักรของดาว กาแล็กซีหนึ่งๆ ประกอบด้วยก๊าซ ฝุ่น และดาวฤกษ์หลายพันล้านดวง กาแล็กซีมีขนาดใหญ่หมื่นล้านถึงแสนล้านปีแสง “ทางช้างเผือก” เป็นกาแล็กซีของเรามีขนาดประมาณหนึ่งแสนปีแสง เนื่องจากโลกของเราอยู่ภายในทางช้างเผือก (ภาพที่ 1) การศึกษาโครงสร้างของทางช้างเผือก จำต้องศึกษาจากภายในออกมา การศึกษากาแล็กซีอื่นๆ จึงช่วยให้เราเข้าใจกาแล็กซีของตัวเองมากขึ้น

     แต่โบราณมนุษย์เข้าใจว่า ทางช้างเผือกเป็นปรากฏการณ์ภายในบรรยากาศโลกเช่นเดียวกับเมฆ หมอก รุ้งกินน้ำ จนกระทั่งคริสต์ศตวรรษที่ 18 ได้มีการสร้างกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่จึงทราบว่า ทางช้างเผือกประกอบด้วยดวงดาวมากมาย เซอร์ วิลเลียม เฮอร์เชล (ผู้ค้นพบดาวยูเรนัส) ทำการสำรวจความหนาแน่นของดาวบนท้องฟ้าและให้ความเห็นว่า ดวงอาทิตย์อยู่ตรงใจกลางของทางช้างเผือก ศตวรรษต่อมา ฮาร์โลว์ แชพลีย์ ทำการวัดระยะทางของ กระจุกดาวทรงกลมซึ่งห่อหุ้มกาแล็กซี โดยใช้ความสัมพันธ์คาบ-กำลังส่องสว่างของดาวแปรแสงแบบ RR Lyrae ที่อยู่ในกระจุกดาวทรงกลมทั้งหลาย เขาพบว่ากระจุกดาวเหล่านี้อยู่ห่างจากโลกนับหมื่นปีแสง รอบล้อมส่วนป่องของกาแล็กซี ดังนั้นดวงอาทิตย์ไม่น่าจะอยู่ตรงใจกลางของทางช้างเผือก

ภาพที่ 2 โครงสร้างของกาแล็กซีทางช้างเผือก

          กาแล็กซีทางช้างเผือก (The Milky Way Galaxy) เป็นกาแล็กซีแบบกังหัน มีดาวประมาณแสนล้านดวง มวลรวมประมาณ 9 หมื่นล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ แบ่งเป็น 3 ส่วน ดังนี้

1. จาน (Disk) ประกอบด้วยแขนของกาแล็กซี มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100,000 ปีแสง หนาประมาณ 1,000 – 2,000 ปีแสง มีดาวฤกษ์ประมาณ 400,000 ล้านดวง องค์ประกอบหลักเป็นฝุ่น ก๊าซ และประชากรดาวประเภทหนึ่ง (Population I) ซึ่งมีสเปคตรัมของโลหะอยู่มาก

2. ส่วนโป่ง (Bulge) คือบริเวณใจกลางของกาแล็กซี มีขนาดประมาณ 6,000 ปีแสง มีฝุ่นและก๊าซเพียงเล็กน้อย องค์ประกอบหลัก เป็นประชากรดาวประเภทหนึ่งที่เก่าแก่ และประชากรดาวประเภทสอง (Population II) ซึ่งเป็นดาวเก่าแก่แต่มีโลหะเพียงเล็กน้อย

3. เฮโล (Halo) อยู่ล้อมรอบส่วนโป่งของกาแล็กซี มีองค์ประกอบหลักเป็น “กระจุกดาวทรงกลม” (Global Cluster) จำนวนมาก แต่ละกระจุกประกอบด้วยดาวฤกษ์นับล้านดวง ล้วนเป็นประชากรดาวประเภทสอง นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่า กระจุกดาวทรงกลมเป็นโครงสร้างเก่าของกาแล็กซี เพราะมันโคจรขึ้นลงผ่านส่วนโป่งของกาแล็กซี
          การศึกษาทางช้างเผือกทำจากด้านในออกไป จึงยากที่จะเข้าใจภาพรวมว่า กาแล็กซีของเรามีรูปร่างหน้าตาอย่างไร ประกอบกับระนาบของทางช้างเผือกหนาแน่นไปด้วยดาว ฝุ่น และก๊าซ เป็นอุปสรรคกีดขวางการสังเกตการณ์ว่า อีกด้านหนึ่งของกาแล็กซีเป็นอย่างไร อุปกรณ์ที่ใช้ศึกษาโครงสร้างของกาแล็กซีได้ดีที่สุดก็คือ กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด (ภาพที่ 3) เพราะว่าใช้คลื่นยาวซึ่งสามารถเดินทางผ่านกลุ่มก๊าซและฝุ่นได้

          ปัจจุบันเชื่อกันว่า ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากศูนย์กลางของกาแล็กซีประมาณ 30,000 ปีแสง และหมุนรอบศูนย์กลางไปตามแขนนายพราน ด้วยความเร็ว 220 km ต่อวินาที หนึ่งรอบใช้เวลา 240 ล้านปี ดวงอาทิตย์มีอายุ 4,600 ล้านปี จึงโคจรรอบกาแล็กซีมาแล้วเกือบ 20 รอบ นักดาราศาสตร์ใช้กฎเคปเลอร์ข้อที่ 3 คำนวณหามวลรวมของทางช้างเผือกภายในวงโคจรของดวงอาทิตย์ได้ 9 x 1010 เท่าของดวงอาทิตย์ จากนั้นทำการตรวจวัดมวลของกาแล็กซีด้านนอกของวงโคจรดวงอาทิตย์เพิ่มเติม โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ พบว่า มวลทั้งหมดของกาแล็กซีทางช้างเผือกควรจะเป็น 6 x 1011 เท่าของดวงอาทิตย์ ในจำนวนนี้เป็นดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ก๊าซ และฝุ่น ที่สังเกตได้โดยตรงด้วยแสงเพียง 10% ฉะนั้นมวลสารส่วนใหญ่ของกาแล็กซีอีก 90% เป็นสิ่งที่ไม่สามารถมองเห็นได้ซึ่งอาจจะเป็น หลุมดำขนาดเล็ก ดาวที่เย็นมาก หรืออนุภาคขนาดเล็กจำนวนมาก นักดาราศาสตร์จึงเรียกวัตถุเหล่านี้โดยรวมว่า “สสารมืด” (Dark Matter)
          แขนกังหันของกาแล็กซีทางช้างเผือกประกอบด้วย ฝุ่น ก๊าซ และดาวอายุน้อยอุณหภูมิสูง สเปกตรัม O และ B ซึ่งทำให้มองดูสว่างเป็นสีน้ำเงินกว่าบริเวณโดยรอบ แขนกังหันของมันทำหน้าที่เหมือนไม้กวาด ปัดรวบรวม ดาว ฝุ่น และก๊าซ ไว้ด้วยกัน ทำให้เกิดคลื่นความหนาแน่น กระตุ้นให้เกิดการก่อตัวของดาวดวงใหม่

กาแล็กซี - galaxy

     ดาราจักร (กาแล็คซี - galaxy) เป็นที่รวมของดาว กระจุกดาว เนบิวลา (nebula) ฝุ่น ก๊าซ และที่ว่าง และระบบสุริยะจะอยู่ในดาราจักรทางช้างเผือก โดยดาราจักจะมีลักษณะใหญ่ 3 ประการคือ ดาราจักวงรี ดาราจักรกังหัน และดาราจักอสัญฐาน

     กาแลคซีของเราหรือกาแลคซีทางช้างเผือก ประกอบด้วยดาวฤกษ์ประมาณหนึ่งแสนล้านดวง ดึงดูดซึ่งกันและกัน ทำให้อยู่ในระบบเดียวกันได้ มีความหนาประมาณ 10,000 ปีแสง และมีเส้นผ่นศูนย์กลางประมาณ 100,000 ปีแสง ส่วนดวงอาทิตย์ของเรา อยู่ที่แขนของกาแลคซี ห่งจากใจกลางประมาณ 30,000 ปีแสง บกาแลคซีของเราความยาวส่วนที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 75,000 ปีแสง (7.1 X 1011 km) แต่ค่าที่วัดได้จากเครืองอาจยาวมากกว่านี้ถึง 3 เท่า มีมวล 4 X 1011 เท่า ของมวลดวงอาทิตย์ โดยดวงอาทิตย์ของเราอยู่ห่างจากศูนย์กลางกาแลคซีประมาณ 26,100 ปีแสง (2.5X1017 km)]

1. ความหมายของดาราจักร
     ดาราจักร คือ ที่รวมของดาว กระจุกดาว เนบิวลา ฝุ่น ก๊าซ และที่ว่าง โดยจะมีรูปร่างแตกต่างกันไป อาณาจักรที่เราอาศัยอยู่นี้เรียกว่า อาณาจักรทางช้างเผือก (Milky Way) ในปี พ.ศ. 2152 กาลิเลโอ ได้สำรวจท้องฟ้าด้วยกล้องโทรทรรศน์ แล้วพบว่า ทางช้างเผือกประกอบด้วยดาวจำนวนมากมาย ปรากฎอยู่ใกล้กันจนไม่สามารถมองให้แยกออกจากกันได้ ภายหลังได้มีการศึกษาพบบริเวณสว่างของก๊าซและฝุ่นในอวกาศ ตลอดบริเวณที่มืดจนปิดบังแสงสว่างของดาวอื่น โดยเรียกบริเวณนั้นว่า เนบิวลาสว่างและเนบิวมืดตามลำดับ และยิ่งศึกษามากขึ้นก็พบว่าไม่สามารถประเมินรูปร่างได้ และในเอกภพจะมีจำนวนดาราจักรอยู่มากจนประมาณได้ถึง หมื่นล้านดาราจักร

     ดาราจักรช้างเผือกเป็นระบบที่แบนมาก กล่าวคือ มีความหนาน้อยเมื่อเทียบกับความกว้าง โดยที่ส่วนนูนตรงกลางประมาณ 3,500 พาร์เซก และส่วนที่อยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางประมาณได้กับระยะที่ดวงอาทิตย์อยู่จะหนาประมาณ 1,500 พาร์เซก ในขณะที่ความกว้างของดาราจักร์ประมาณได้ถึง 50,000 พาร์เซก

      ดาราจักรจะมีดาวกว่าแสนล้านดวงและก๊าซ ฝุ่น สสารที่มากพอจะให้กำเนิดดาวได้หลายพันล้านดวง และในเอกภพนี้มีดาราจักรมากเสียจนประมาณได้อย่างชัดเจน แต่จากการเฝ้าติดตามด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่คาดไว้ว่าน่าจะมีมากกว่า 100,000,000,000 ดาราจักร (แสนล้าน) และอาจจะมีในส่วนที่ยังไม่เห็นด้วยกล้องอีกบางทีอาจจะมากกว่า ล้านล้านดาราจักรก็เป็นได้

     จากการศึกษาของนักดาราศาสตร์ยังพบอีกว่าดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นแกนหลังของระบบสุริยะไม่ได้หยุดนิ่งแต่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 20 กิโลเมตรต่อวินาที ดังนั้นจึงคาดกันว่าดาราจักรของเราไม่ได้หยุดนิ่ง แต่ดาราจักรกำลังหมุนรอบตัวเองโดยสังเกตจากรูปร่าง

2. รูปร่างของกาแลกซี่

     เอ็ดวิน ฮับเบิล ได้จำแนกรูปร่างของ กาแลกซี่ ได้เป็น 4 แบบคือ

      1. กาแลกซี่แบบรูปไข่ หรือ ทรงรี Elliptical จัดว่าเป็นรูปทรงพื้นฐานเริ่มแรก แบ่งออกได้เป็น E0 - E7 คือ E0 จะมีรูปร่างเป็นทรงกลม และยิ่งรีมากขึ้น ตัวเลขตามท้ายก็จะมากขึ้น เช่น E7 มีรูปทรงรีมากที่สุด

     2. กาแลกซี่ แบบก้นหอย หรือ รูปเกลียว Spiral ลักษณะแบบคล้ายจานสองใบประกบหากัน จะมีจุดกลางสว่าง แล้วมีแขนโค้ง 2-3 แขน ลักษณะ หมุนวนรอบแกนกลาง แบ่งย่อยออกเป็น Sa Sb Sc โดยพิจารณาจากระยะความห่างของแขน

     3.กาแลกซี่แบบกังหัน หรือรูปเกลียวแขนยาว Barred Spiral ลักษณะคล้ายแบบที่ 2 แต่มีแขนออกมาจาก แกนกลางก่อน แบ่งย่อยออกเป็น SBa SBb SBc โดยพิจารณาจากแขนที่ยาวออกมาจากแกนกลาง

     4. กาแลกซี่แบบไม่มีรูปร่าง Irregular เป็นกาแลกซี่ที่มีรูปร่างไม่แน่นอน เข้าใจว่าเกิดจากการกลืนกินกัน ของสองกาแลกซี่แบบ 1 ถึง 3 ที่อยู่ใกล้กัน