นักดาราศาสตร์รู้อยู่แล้วเกี่ยวกับการมีอยู่ของดาราจักรอื่นเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะรู้จักดาราจักรแรกที่ค้นพบแล้ว แต่ในตอนแรกพวกมันถูกเรียกว่าเนบิวลา ซึ่งมาจากกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าเนบิวลาเหล่านี้อาจเป็นตัวแทนของระบบดาวที่แยกจากกัน อย่างไรก็ตาม สมมติฐานดังกล่าวไม่ได้ยืนหยัดต่อการตรวจสอบข้อเท็จจริงจากโลกวิทยาศาสตร์ นี่เป็นเพราะความไม่สมบูรณ์ของเทคนิคการสังเกต
สำรวจกาแล็กซี่
ในปี 1922 นักดาราศาสตร์เอสโตเนีย Ernst Epik สามารถคำนวณระยะทางโดยประมาณที่แยกระบบสุริยะออกจากเนบิวลาแอนโดรเมดา ข้อมูลที่นักดาราศาสตร์ได้รับคือ 0.6 ของตัวเลขที่นักวิทยาศาสตร์มีอยู่ในขณะนี้ และนี่คือการคำนวณที่แม่นยำยิ่งกว่าของ E. Hubble Edwin Hubble ตัวเองในปี 1924 ใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดในเวลานั้น เส้นผ่านศูนย์กลางของมันคือ 254 ซม. ฮับเบิลยังทำการคำนวณระยะทางไปยังแอนโดรเมดาด้วย ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์มีข้อมูลที่แม่นยำมากขึ้น ซึ่งเล็กกว่าข้อมูลที่สร้างโดยฮับเบิลถึงสามเท่า แต่ก็ยังมีระยะทางที่ไกลมากจนเนบิวลาไม่สามารถเป็นส่วนหนึ่งของดาราจักรของเราได้ เนบิวลาแอนโดรเมดาจึงกลายเป็นดาราจักรแยกแรก
กระจุกดาราจักร
ดาราจักรก่อตัวเป็นกลุ่มที่มีขนาดต่างกัน ยิ่งกว่านั้นคุณสมบัตินี้แสดงออกมาในระดับที่มากกว่าในดวงดาว ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของกระจุกดาว แต่เป็นส่วนหนึ่งของพื้นที่ทั่วไปในดาราจักรของเรา กลุ่มดาราจักรที่รวมถึงทางช้างเผือก (ดาราจักรท้องถิ่น) มีทั้งหมด 40 กาแล็กซี การจัดกลุ่มนี้พบได้ทั่วไปทั่วทั้งจักรวาล
กลุ่มดาราจักรที่เปิดให้สังเกตการณ์
ส่วนที่รู้จักของกระจุกดาราจักรเรียกว่า "เมตากาแล็กซี" ซึ่งสังเกตได้โดยใช้วิธีทางดาราศาสตร์ องค์ประกอบของเมตากาแล็กซี่ประกอบด้วยกาแล็กซีประมาณหนึ่งพันล้านกาแล็กซี่ ซึ่งการสังเกตการณ์สามารถดูได้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ ทางช้างเผือกเป็นหนึ่งในระบบดาวที่เป็นส่วนหนึ่งของเมตากาแล็กซี ดาราจักรของเราและดาราจักรอื่นๆ อีกประมาณ 1.5 โหลเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มดาราจักรที่เรียกว่ากลุ่มดาราจักรในท้องถิ่น
โอกาสในการสำรวจเมตากาแล็กซี่ส่วนใหญ่ปรากฏขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 นักดาราศาสตร์พบว่าในอวกาศระหว่างกาแล็กซี่มีการแผ่รังสีคอสมิกและแม่เหล็กไฟฟ้า ดาวฤกษ์แต่ละดวง รวมทั้งก๊าซในอวกาศด้วย ด้วยความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ ทำให้สามารถศึกษาดาราจักรประเภทต่างๆ เช่น ควาซาร์ ดาราจักรวิทยุ
คุณสมบัติของเมตากาแล็กซี่
บางครั้งนักดาราศาสตร์ชอบเรียกเมตากาแล็กซีว่า "จักรวาลใหญ่" ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีและกล้องโทรทรรศน์ ทำให้มีการสังเกตการณ์มากขึ้นเรื่อยๆ นักดาราศาสตร์คิดว่าทางช้างเผือกและดาราจักรอีก 10-15 กาแล็กซีถัดไปเป็นสมาชิกของกระจุกดาราจักรเดียวกัน ในเมตากาแล็กซี กระจุกดาราจักรเป็นเรื่องธรรมดามาก โดยมีจำนวนตั้งแต่ 10 ถึงหลายสิบสมาชิก นักดาราศาสตร์สามารถแยกแยะกลุ่มดังกล่าวได้ไม่ดีในระยะทางไกล เหตุผลก็คือดาราจักรแคระไม่สามารถมองเห็นได้ และมักมีดาราจักรขนาดยักษ์เพียงไม่กี่แห่งในกลุ่มดังกล่าว
ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ มวลขนาดใหญ่สามารถงอพื้นที่รอบตัวพวกมันได้ ดังนั้นบทบัญญัติของเรขาคณิตของยุคลิดในพื้นที่นี้จึงไม่สมเหตุสมผล เฉพาะในระดับกว้างใหญ่ของเมตากาแล็กซีเท่านั้นที่จะเห็นความแตกต่างระหว่างวิธีการทางวิทยาศาสตร์สองวิธี - กลศาสตร์ของนิวตันและกลศาสตร์ของไอน์สไตน์ กฎหมายเรดชิฟต์ที่เรียกว่ายังดำเนินการในเมตากาแล็กซีด้วย ซึ่งหมายความว่ากาแลคซีทั้งหมดรอบตัวเรากำลังถอยห่างออกไปในทิศทางที่ต่างกัน ยิ่งกว่านั้น ยิ่งพวกมันเคลื่อนตัวออกไปมากเท่าไหร่ ความเร็วของพวกมันก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ประเภทของกาแลคซีตามรูปร่าง
กระจุกกาแลคซีเป็นแบบเปิดหรือทรงกลมก็ได้ พวกเขาสามารถรวมกาแลคซีที่แตกต่างกันได้หลายสิบและหลายพัน ดาราจักรที่อยู่ใกล้เราที่สุดตั้งอยู่ในกลุ่มดาวราศีกันย์ และอยู่ห่างออกไป 10 ล้านพาร์เซก กระจุกดาราจักรที่เรียกว่าปกติมีรูปร่างเป็นทรงกลม ดาราจักรที่ประกอบเป็นดาราจักรมีแนวโน้มที่จะกระจุกตัวอยู่ที่จุดหนึ่ง - ศูนย์กลางของกระจุกดาราจักร คลัสเตอร์ปกติมีความหนาแน่นสูงอยู่แล้วกาแล็กซีต่างๆ แต่ในใจกลางของกาแล็กซีนั้น ความเข้มข้นจะถึงระดับสูงสุด อย่างไรก็ตาม กระจุกดาวปกติก็มีความแตกต่างเช่นกัน โดยส่วนใหญ่มีความหนาแน่นและจำนวนดาราจักรที่เป็นส่วนประกอบต่างกัน
ดาราจักรที่มีความหนาแน่นสูงสุด
ตัวอย่างเช่น กลุ่มดาราจักรโคม่าของเวโรนิกามีความโดดเด่นด้วยองค์ประกอบจำนวนมาก และดาราจักรที่ประกอบเป็นเพกาซัสนั้นหนาแน่น จะสูงเป็นพิเศษในภาคกลางของเพกาซัส ที่นี่ความหนาแน่นถึง 2,000 กาแลคซีต่อ 1 ลูกบาศก์เมกะพาร์เซก ดาราจักรข้างเคียงเกือบจะสัมผัสกัน และความหนาแน่นของดาราจักรนั้นสูงกว่าความหนาแน่นในเมตากาแล็กซีเกือบ 40,000 เท่า นอกจากนี้ ความหนาแน่นสูงยังเป็นลักษณะเฉพาะของกลุ่มกาแลคซีในโคโรนาเหนือ
กาแล็กซีมาจากไหน
จนถึงตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถให้คำตอบที่แน่นอนสำหรับคำถามนี้ได้ อย่างไรก็ตาม ตามทฤษฎีบิ๊กแบง เอกภพอายุน้อยเต็มไปด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียม จากเมฆหนาทึบนี้ ภายใต้อิทธิพลของสสารมืด (และแรงโน้มถ่วงในภายหลัง) ดาวฤกษ์และกระจุกดาวกลุ่มแรกเริ่มก่อตัวขึ้น
ดาวดวงแรกปรากฏในจักรวาลเมื่อใด
ตามที่นักดาราศาสตร์บางคนบอกไว้ ดวงดาวปรากฏขึ้นค่อนข้างเร็ว - เร็วที่สุดเท่าที่ 30 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง คนอื่นเชื่อว่าตัวเลขนี้คือ 100 ล้านปี การศึกษาโดยใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่แสดงให้เห็นว่าผู้ทรงคุณวุฒิถูกสร้างขึ้นพร้อม ๆ กันในหลาย ๆ ชิ้น ซึ่งบ่อยครั้งที่จำนวนนี้มีถึงหลายร้อยดวงสิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยแรงโน้มถ่วงที่ส่งผลต่อก๊าซที่เต็มจักรวาล เมฆก๊าซหมุนวนเป็นจาน และเกิดความหนาแน่นขึ้นทีละน้อย จากนั้นจึงกลายเป็นดวงดาว ในจักรวาลยุคแรก ดาวดวงแรกมีขนาดใหญ่มาก เพราะมี "วัสดุก่อสร้าง" มากมายสำหรับพวกเขา
กระจุกดาราจักรที่ใหญ่ที่สุดที่นักดาราศาสตร์ค้นพบเรียกว่า SPT-CL J0546-5345 มวลของมันเกือบจะเท่ากับมวลของดวงอาทิตย์ 800 ล้านล้านดวง นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับดาราจักรขนาดยักษ์ได้โดยใช้ปรากฏการณ์ Sunyaev-Zeldovich ทางดาราศาสตร์ โดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าอุณหภูมิของรังสีไมโครเวฟลดลงเมื่อมันทำปฏิกิริยากับวัตถุขนาดยักษ์ในจักรวาล กระจุกดาวนี้อยู่ห่างจากเรา 7 พันล้านปีแสง กล่าวอีกนัยหนึ่ง นักดาราศาสตร์สังเกตมันเหมือนเมื่อ 7 พันล้านปีก่อน - และนี่คือ 6.7 พันล้านปีหลังจากบิกแบง
ในพื้นที่อันไกลโพ้นของจักรวาล มีการค้นพบกระจุกดาราจักรอีกกลุ่มหนึ่ง ก่อตัวเป็นระบบอวกาศที่แยกจากกัน - ACT-CL J0102-4915 นักดาราศาสตร์ตั้งฉายาให้กลุ่มกาแล็กซีขนาดใหญ่ El Gordo ซึ่งแปลว่า "อ้วน" ในภาษาสเปน ระยะห่างจากโลกถึงโลกคือ 9.7 พันล้านปีแสง มวลของดาราจักรกลุ่มนี้มีมวลมากกว่ามวลดวงอาทิตย์ที่ 3 ล้านล้าน
ผมของเวโรนิก้า
กลุ่มโคม่าเป็นหนึ่งในกลุ่มดาราจักรที่น่าสนใจที่สุดในเมตากาแล็กซี ประกอบด้วยกาแล็กซีประมาณหลายพันกาแล็กซี พวกมันอยู่ห่างจากทางช้างเผือกหลายร้อยล้านปีแสง ข้างมากดาราจักรเป็นวงรี ผมของเวโรนิกาไม่ได้โดดเด่นด้วยดวงดาวที่สว่างไสว - แม้แต่อัลฟ่าที่เรียกว่ามงกุฏก็ยังเล็ก ในกลุ่มดาวนี้ เราสามารถสังเกตกระจุกดาว "โคม่า" ที่เรืองแสงได้เล็กน้อย ซึ่งในภาษาละตินแปลว่า "ขน" นักวิชาการชาวกรีกโบราณ Eratosthenes เรียกกลุ่มนี้ว่า "ผมของ Ariadne" ปโตเลมีมาจากกระจุกดาวลีโอ
หนึ่งในดาราจักรที่สวยที่สุดในกลุ่มดาวคือ NGC 4565 หรือ The Needle จากพื้นผิวโลกของเรา จะมองเห็นได้จากขอบ อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 30 ล้านปีแสง และเส้นผ่านศูนย์กลางของดาราจักรนั้นมากกว่า 100,000 ปีแสง นอกจากนี้ยังมีกาแลคซีที่มีปฏิสัมพันธ์กันสองแห่งใน Hair of Veronica - NGC 4676 หรือที่กลุ่มนี้เรียกว่า "Mice" พวกมันถูกกำจัดออกจากโลกในระยะ 300 ล้านปีแสง จากการศึกษาพบว่าเมื่อกาแล็กซีเหล่านี้เคลื่อนผ่านกันและกัน นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่า "หนู" จะชนกันมากกว่าหนึ่งครั้งจนกว่าจะกลายเป็นดาราจักรเดียว