อวกาศเป็นระบบที่ซับซ้อน ซึ่งมีองค์ประกอบเชื่อมต่อกันอย่างใกล้ชิด: ดาวเคราะห์รวมตัวกันรอบดาวฤกษ์หนึ่งดวง ดาวฤกษ์ก่อตัวเป็นดาราจักร และก่อตัวเป็นการรวมกลุ่มที่ใหญ่กว่า เช่น กลุ่มดาราจักรในท้องถิ่น หลายหลากเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปในจักรวาลที่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงสูง ด้วยเหตุนี้ จุดศูนย์กลางของมวลจึงเกิดขึ้น โดยรอบๆ วัตถุที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก เช่น ดาวฤกษ์ และกาแล็กซีและการเชื่อมโยงกันของพวกมัน
องค์ประกอบของกลุ่ม
เชื่อกันว่าพื้นฐานของกลุ่มท้องถิ่นคือวัตถุขนาดใหญ่สามชิ้น ได้แก่ ทางช้างเผือก เนบิวลาแอนโดรเมดา และกาแล็กซีสามเหลี่ยม ดาวเทียมของพวกมัน รวมทั้งดาราจักรแคระจำนวนหนึ่ง ซึ่งยังไม่สามารถสร้างหนึ่งในสามระบบได้ มีความเกี่ยวข้องกับพวกมันด้วยแรงดึงดูด โดยรวมแล้ว กลุ่มดาราจักรในพื้นที่ประกอบด้วยวัตถุท้องฟ้าขนาดใหญ่อย่างน้อย 50 ชิ้น และด้วยการปรับปรุงคุณภาพของเทคโนโลยีสำหรับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ จำนวนนี้จึงเพิ่มขึ้น
ราศีกันย์ซุปเปอร์คลัสเตอร์
ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ความหลากหลายในขนาดของจักรวาล - เหตุการณ์ทั่วไป กาแล็กซีกลุ่มท้องถิ่นไม่ได้มีขนาดใหญ่ที่สุดในการเชื่อมโยงเหล่านี้ ถึงแม้ว่าขนาดของกาแลคซีจะน่าประทับใจ: เส้นผ่านศูนย์กลาง มันมีระยะทางประมาณหนึ่งเมกะพาร์เซก (3.8 × 1019 km) นอกเหนือจากสมาคมอื่นที่คล้ายคลึงกันแล้ว Local Group ยังรวมอยู่ใน supercluster ของ Virgo ขนาดของมันยากที่จะจินตนาการได้ แต่มวลนั้นวัดได้ค่อนข้างแม่นยำ: 2 × 1045 kg โดยรวมแล้ว การเชื่อมโยงนี้ประกอบด้วยระบบกาแล็กซี่กว่าร้อยระบบ
ควรสังเกตว่าความหลากหลายไม่ได้สิ้นสุดเพียงแค่นั้น ราศีกันย์ Supercluster ก็เหมือนกับคนอื่นๆ อีกหลายคน ที่เรียกว่า Laniakea การศึกษาระบบยักษ์ดังกล่าวทำให้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สร้างทฤษฎีโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลได้
ประเภทของกาแล็กซีที่ก่อตัวเป็นหมู่ท้องถิ่น
นักวิทยาศาสตร์พบว่าสมาชิกในกลุ่ม Local Group มีอายุประมาณ 13 พันล้านปี นอกจากนี้ เรื่องที่ก่อตัวขึ้นก็มีองค์ประกอบเหมือนกัน ซึ่งทำให้เราสามารถพูดถึงจุดกำเนิดร่วมของกาแลคซีในกลุ่มท้องถิ่นได้ พวกมันไม่ได้เรียงลำดับแบบสุ่ม: ส่วนใหญ่สร้างขึ้นรอบแนวจินตภาพที่วิ่งระหว่างทางช้างเผือกกับเนบิวลาแอนโดรเมดา
สมาชิกที่ใหญ่ที่สุดของกลุ่มกาแลคซีในพื้นที่ในแง่ของขนาดคือ Andromeda Nebula: เส้นผ่านศูนย์กลางของมันคือ 260,000 ปีแสง (2.5 × 1018 km) ในแง่ของมวล ทางช้างเผือกมีความโดดเด่น - ประมาณ 6 × 1042 กก. นอกจากวัตถุขนาดใหญ่เช่นนี้แล้ว ยังมีวัตถุแคระเช่นดาราจักร SagDEG ซึ่งอยู่ในกลุ่มดาวราศีธนู
มากที่สุดดาราจักรกลุ่มท้องถิ่นถูกจัดประเภทว่าไม่ปกติ แต่ก็มีดาราจักรก้นหอยเช่นเนบิวลาแอนโดรเมดาและดาราจักรวงรีเช่นเดียวกับ SagDEG ที่กล่าวถึงแล้ว
กลุ่มย่อยทางช้างเผือก
ความแม่นยำของการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ของกลุ่มท้องถิ่นนั้นขึ้นอยู่กับว่าเราอยู่ในดาราจักรใด นั่นคือเหตุผลที่ทางช้างเผือกเป็นวัตถุที่มีการศึกษามากที่สุด ในทางกลับกัน ทำให้เกิดคำถามมากที่สุด จนถึงปัจจุบัน มีการระบุแล้วว่าดาวเทียมในดาราจักรของเรามีวัตถุอย่างน้อย 14 ดวง ในจำนวนนี้ได้แก่ ดาราจักรหมีใหญ่ ราศีธนู ประติมากร และลีโอ
หมายเหตุพิเศษคือกาแล็กซี SagDEG ในราศีธนู อยู่ห่างจากจุดศูนย์ถ่วงของ Local Group มากที่สุด จากการคำนวณ โลกถูกแยกออกจากกาแลคซีนี้ 3.2 × 1019 km.
ทางช้างเผือกและเมฆแมเจลแลน
ท่ามกลางการอภิปรายคือคำถามเกี่ยวกับความเชื่อมโยงของทางช้างเผือกกับเมฆแมเจลแลน - ดาราจักรสองแห่งที่อยู่ใกล้เรามากจนสามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่าจากซีกโลกใต้ เชื่อกันมานานแล้วว่าเป็นบริวารของดาราจักรของเรา ในปี พ.ศ. 2549 โดยใช้เทคโนโลยีล่าสุด พบว่ามีการเคลื่อนที่เร็วกว่าดาวเทียมดวงอื่นในทางช้างเผือกมาก จากข้อมูลนี้ มีคนแนะนำว่าพวกเขาไม่มีแรงดึงดูดกับดาราจักรของเรา
แต่ชะตากรรมของเมฆแมคเจลแลนนั้นไม่อาจโต้แย้งได้ การเคลื่อนไหวของพวกเขามุ่งสู่ทางช้างเผือกดังนั้นการดูดกลืนโดยดาราจักรขนาดใหญ่จึงหลีกเลี่ยงไม่ได้ นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นหลังจาก 4 พันล้านปี
Andromeda Nebula และบริวารของมัน
หลังจาก 5 พันล้านปี ชะตากรรมที่คล้ายคลึงกันคุกคามกาแลคซีของเรา มีเพียงแอนโดรเมดาซึ่งเป็นกาแลคซีที่ใหญ่ที่สุดในกลุ่มท้องถิ่นเท่านั้นที่เป็นภัยคุกคามต่อกาแล็กซีของเรา ระยะห่างจากดาราจักรแอนโดรเมดาคือ 2.5 × 106 ปีแสง มีดาวเทียม 18 ดวง ซึ่ง M23 และ M110 (หมายเลขแคตตาล็อกจากนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Charles Messier ในศตวรรษที่ 18) มีชื่อเสียงมากที่สุดเนื่องจากความสว่าง
แม้ว่าเนบิวลาแอนโดรเมดาจะเป็นดาราจักรที่อยู่ใกล้ทางช้างเผือกมากที่สุด แต่ก็ยากที่จะสังเกตเนื่องจากโครงสร้างของมัน มันเป็นหนึ่งในดาราจักรชนิดก้นหอย: มันมีจุดศูนย์กลางเด่นชัด ซึ่งแขนกังหันขนาดใหญ่สองอันโผล่ออกมา อย่างไรก็ตาม เนบิวลาแอนโดรเมดากลับกลายเป็นขอบโลก
กาแล็กซี่สามเหลี่ยม
ความห่างไกลที่สำคัญจากโลกทำให้การศึกษาทั้งดาราจักรและดาวเทียมของมันซับซ้อนอย่างมาก จำนวนดาวเทียมของดาราจักร Triangulum เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ ตัวอย่างเช่น ดาวแคระ Andromeda II อยู่ตรงกลางระหว่างสามเหลี่ยมสามเหลี่ยมและเนบิวลาพอดี สถานะของอุปกรณ์สังเกตการณ์สมัยใหม่ไม่อนุญาตให้เราระบุสนามโน้มถ่วงของสมาชิกที่ใหญ่ที่สุดสองกลุ่มของกาแลคซีกลุ่มท้องถิ่นที่วัตถุอวกาศนี้เป็นของ ส่วนใหญ่ยังคงสันนิษฐานว่า Andromeda II เกี่ยวข้องกับ Triangulum แต่ก็มีตัวแทนจากมุมมองตรงกันข้ามที่เสนอให้เปลี่ยนชื่อเป็นอันโดรเมด้า XXII.
ดาราจักรสามเหลี่ยมยังมีหนึ่งในวัตถุแปลกตาในจักรวาล นั่นคือ หลุมดำ M33 X-7 ซึ่งมีมวล 16 เท่าของดวงอาทิตย์ ทำให้เป็นหนึ่งในหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดที่วิทยาศาสตร์สมัยใหม่รู้จัก ไม่รวมมวลมหาศาล
ปัญหากระจุกดาวทรงกลม
จำนวนสมาชิกของ Local Group เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ไม่เพียงเพราะการค้นพบดาราจักรอื่นที่โคจรรอบศูนย์กลางมวลเดียวกัน การปรับปรุงคุณภาพของเทคโนโลยีทางดาราศาสตร์ทำให้สามารถพิสูจน์ได้ว่าวัตถุที่เคยคิดว่าเป็นดาราจักรก่อนหน้านี้ไม่ใช่ดาราจักร
ในส่วนนี้จะมีผลกับกระจุกดาวทรงกลมมากขึ้น พวกมันมีดาวจำนวนมากผูกติดอยู่กับศูนย์แรงโน้มถ่วงแห่งเดียว และรูปร่างของพวกมันคล้ายกับดาราจักรทรงกลม ความสัมพันธ์เชิงปริมาณช่วยแยกแยะระหว่างพวกเขา: ความหนาแน่นของดาวในกระจุกดาวทรงกลมนั้นสูงกว่ามากและเส้นผ่านศูนย์กลางก็สูงขึ้นตามลำดับ สำหรับการเปรียบเทียบ: ในบริเวณใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ มีดาวดวงหนึ่งดวงต่อ 10 ลูกบาศก์พาร์เซก ในขณะที่กระจุกดาวทรงกลม ตัวเลขนี้อาจสูงกว่า 700 หรือ 7000 เท่า
ดาราจักรแคระได้รับการพิจารณาให้เป็นกลุ่มดาว Palomar 12 ในกลุ่มดาวมังกร และ Palomar 4 ในกลุ่มดาวหมีใหญ่ การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าอันที่จริงแล้วพวกมันเป็นกระจุกทรงกลมที่ค่อนข้างใหญ่
ประวัติศาสตร์และความยากลำบากในการศึกษาดาราจักรในท้องถิ่น
จนถึงไตรมาสที่สองของศตวรรษที่ 20 เชื่อกันว่าทางช้างเผือกและจักรวาลเป็นแนวความคิดที่เหมือนกัน สสารทั้งหมดอยู่ในตัวเรากาแล็กซี่ อย่างไรก็ตาม ในปี 1924 เอ็ดวิน ฮับเบิล ใช้กล้องโทรทรรศน์ของเขาบันทึกดาวเซเฟอิดส์หลายดวง ซึ่งเป็นดาวแปรผันที่มีคาบการส่องสว่างเด่นชัด ซึ่งเป็นระยะทางที่เกินขนาดของทางช้างเผือกอย่างเห็นได้ชัด สิ่งนี้พิสูจน์การมีอยู่ของวัตถุนอกกาแล็กซี่ นักวิทยาศาสตร์ได้คิดเกี่ยวกับข้อเท็จจริงที่ว่าจักรวาลนั้นซับซ้อนกว่าที่เคยเป็นมา
การค้นพบของฮับเบิลยังพิสูจน์ว่าจักรวาลกำลังขยายตัวอยู่ตลอดเวลา และวัตถุต่าง ๆ ก็เคลื่อนตัวออกจากกัน การปรับปรุงเทคโนโลยีทำให้เกิดการค้นพบใหม่ ดังนั้นจึงพบว่าทางช้างเผือกมีดาวเทียมเป็นของตัวเอง ระยะห่างระหว่างดาวทั้งสองถูกคำนวณและกำหนดโอกาสการดำรงอยู่ การค้นพบดังกล่าวเพียงพอที่จะกำหนดแนวคิดของการมีอยู่ของกลุ่มท้องถิ่นเป็นครั้งแรกในฐานะความสัมพันธ์ที่น่าประทับใจของดาราจักรที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด และถึงกับแนะนำว่าอาจมีการเชื่อมโยงในระดับที่สูงกว่า เนื่องจากมีการค้นพบดาวเทียมใน กาแล็กซีใกล้ทางช้างเผือก - เนบิวลาแอนโดรเมดา คำว่า "Local Group" ถูกใช้ครั้งแรกโดยฮับเบิลเดียวกัน เขากล่าวถึงเรื่องนี้ในงานของเขาเกี่ยวกับการวัดระยะทางไปยังดาราจักรอื่น
อาจกล่าวได้ว่าการศึกษาจักรวาลเพิ่งเริ่มต้นขึ้น สิ่งนี้ใช้กับกลุ่มท้องถิ่นด้วย กาแลคซี SagDEG ถูกค้นพบค่อนข้างเร็ว แต่เหตุผลของสิ่งนี้ไม่ได้เป็นเพียงความส่องสว่างต่ำซึ่งไม่ได้ถูกบันทึกโดยกล้องโทรทรรศน์เป็นเวลานาน แต่ยังรวมถึงการมีอยู่ของสารที่ไม่มีรังสีที่มองเห็นได้ในจักรวาล - ที่เรียกว่า "สสารมืด"
นอกจากนี้ การสังเกตการณ์ยังซับซ้อนด้วยการแพร่กระจายของก๊าซระหว่างดาว (ปกติคือไฮโดรเจน) และฝุ่นจักรวาล อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีการสังเกตไม่หยุดนิ่ง ซึ่งช่วยให้เราวางใจในการค้นพบที่น่าตื่นตาตื่นใจใหม่ๆ ได้ในอนาคต เช่นเดียวกับการปรับแต่งข้อมูลที่มีอยู่