سیستم مختصات کیهانی

در اخترشناسی و نجوم، برای تعیین موقعیت دقیق اجرام آسمانی استفاده از دستگاه‌های مختصات ضروری است. یکی از دستگاه‌های اصلی در مطالعه‌ی ساختار کهکشان راه شیری، سیستم مختصات کهکشانی است. این سیستم اجازه می‌دهد تا موقعیت ستاره ها ، سحابی‌ها و سایر اجرام موجود در کهکشان را با ارجاع به صفحه‌ی کهکشان و مرکز آن بیان کنیم.

سیستم مختصات کهکشانی را می‌توان به صورت زیر تعریف کرد:

• مبدأ آن تقریباً خورشید (یا بهتر بگوییم سامانه‌ی شمسی) است. یعنی مرکز دستگاه همان محل حضور ناظر است. (به‌ طور تقریبی)
  
• صفحه‌ی مرجع یا fundamental plane آن، تقریباً صفحه‌ی دیسک کهکشان راه شیری است. (صفحه‌ای که بخش عمده‌ی ستاره ها و گاز کهکشان در آن قرار دارند و از زمین نیز قابل مشاهده است.)
  این را صفحه‌ی کهکشانی یا استوای کهکشانی می‌نامیم
  
• خط مرجع طولِ کهکشانی °L=0 به سمت مرکز کهکشان (Galactic Center) تعیین شده است.
  یعنی طول کهکشانی «L» از جهت مرکز کهکشان شروع می‌شود و تا °360 ادامه دارد.
  
• عرض کهکشانی (galactic latitude) زاویه‌ای است که یک جرم نسبت به صفحه‌ی کهکشانی دارد. از  °90- (به سمت قطب جنوب کهکشانی) تا 90+ (به سمت قطب شمال کهکشانی) متغیر است. عرض کهکشانی را با نماد «b» نشان می‌دهند.

بنابراین هر جرم در آسمان را می‌توان با دو عدد (L,b) مشخص کرد که به یک نقطه در صفحه‌ی مختصات اطلاق می‌شود. (و اگر بخواهیم فاصله‌ی آن را نیز بدانیم، سه‌گانه‌ی (L,b,d) می‌شود که در آن d  فاصله ی جسم از ناظر است.
در واقع سیستم مختصات کهکشانی بسیار شبیه استوایی است. با این تفاوت که در آن، استوای زمین مشابه دیسک کهکشان و قطب شمال زمین مشابه خطی از مرکز کهکشان به سمت بالا با زاویه 90 درجه است. که از دید ناظر زمینی چنین است:

کاربرد های سیستم مختصات کهکشانی:

• نقشه‌برداری ستارگان، خوشه‌ها و گاز در کهکشان: با استفاده از می‌توان پراکندگی اجرام را نسبت به صفحه‌ی کهکشان تحلیل کرد.
• مطالعه ساختار کهکشان: بازوهای مارپیچی، هاله‌ی کهکشانی، دیسک ستاره‌ای همگی در مختصات کهکشانی نمایش مناسب‌تری دارند.
• مطالعه دینامیک و حرکت‌های اجسام: برای محاسبه‌ی سرعت اجسام در راستای کهکشان، تابع مختصات کهکشانی و سه‌محوره(l,b,d) استفاده می‌شود.
• مطالعه توزیع گاز و غبار میان‌ستاره‌ای: بسیاری از نشریه‌ها و نقشه‌های رادیویی و فروسرخ از مختصات کهکشانی بهره می‌برند، زیرا صفحه‌ی کهکشان عملاً محور کلیدی است.
• جستجوی اجرام خاص مثل منابع پرتوی ایکس یا گاما که در جهت خاصی نسبت به صفحه‌ی کهکشان مرتب هستند. مشاهده‌ی آن‌ها در مختصات کهکشانی کمک می‌کند تا حوزه‌ی دید را محدود کنیم.

در سال‌های اخیر، مقالاتی پیشنهاد کرده‌اند که سیستم مختصات کهکشانی نیاز به بازنگری دارد، زیرا دستگاه فعلی بر اساس کاتالوگ‌های قدیمی مختصاتی تعریف شده است و با سیستم مرجع امروزی (ICRS) به‌خوبی ارتباط ندارد. به عنوان مثال، پژوهشی نشان می‌دهد که انحراف صفحه‌ی کهکشان در برابر سیستم ICRS حدود چند دهم درجه است و برای مشاهدات با دقت میلی‌قوس ممکن است مهم باشد.

نتیجه:
سیستم مختصات کهکشانی یک ابزار بنیادین در اخترشناسی و نجوم کهکشانی است. با استفاده از آن می‌توان موقعیت و توزیع اجرام در کهکشان راه شیری را با ارجاع به صفحه‌ی کهکشان و مرکز آن مشخص کرد. هرچند که مزایای قابل توجهی دارد، ولی برای مشاهدات با دقت بالا نیاز به بازنگری و هم‌راستایی با سیستم مرجع امروزی دارد.
درک کامل آن، دانشمندان را قادر می‌سازد تا ساختار، دینامیک و چگونگی شکل‌گیری کهکشانمان را بهتر تحلیل کنند.