שביל החלב כפי שהיא נראית בדרום ויילס, בריטניהמבנה גלקסיית שביל החלב - מערכת השמש מסומנת בנקודה הצהובה וניתן לראות את מקומה על זרוע אוריון, ומציינת כאן את נקודת המרכז של קווי הקואורדינטות
תאוריות שונות לגבי מהות שביל החלב עלו כבר בעת העתיקה. הראשונים ששיערו ששביל החלב מורכב ממספר עצום של כוכבים היה ככל הנראה הפילוסופים היוונים אנכסגורס ודמוקריטוס. לעומתם אריסטו הניח ששביל החלב הוא תופעה אטמוספירית. האסטרונומים המוסלמים בימי הביניים חזרו ואימצו את ההשקפה שמדובר באוסף עצום של כוכבים. הראשון שהוכיח שה"שביל" הלבן אינו אלא אוסף של מספר עצום של כוכבים היה גלילאו גליליי, באמצעות אחד מהטלסקופים הראשונים שייצר. האסטרונום הבריטי תומאס רייט היה הראשון שהניח במאה ה-18 ששביל החלב הוא בצורת דיסק ושמערכת השמש היא חלק ממנו. ויליאם הרשל הוכיח שצורת שביל החלב היא מעין עדשה, העבה יותר במרכז. אדווין האבל היה הראשון שהוכיח, בשנת 1924, ששביל החלב איננה הגלקסיה היחידה ביקום.
מבנה הגלקסיה
כדי להמחיש את גודלה של הגלקסיה: אילו כווצה מערכת השמש לגודלו של מטבע, כי אז קוטר הגלקסיה, מכווץ באותו יחס, היה כרוחבה של יבשת אמריקה הצפונית. כלומר, מסע בין-כוכבי בתוך שביל החלב, ולו רק בין המערכות הקרובות ביותר, יימשך בטכנולוגיה הנוכחית עשרות אלפי שנים.
צורת הדיסקה של שביל החלב גורמת לכך שכוכבים מרוחקים נראים צפופים, כך שנקודות האור שלהם מצטרפות לפס של אור חיוור, שניתן לראותו בעין מכל אזור חשוך די הצורך.
הגלקסיה כולה נעה ביחס למערכת הייחוס של קרינת הרקע הקוסמית במהירות של כ-600 ק"מ בשנייה. גילה מוערך ב-13.2 מיליארד שנה, כלומר היא נוצרה כ-600 מיליון שנה בלבד לאחר המפץ הגדול. הכוכבים בגלקסיה מקיפים את מרכזה במהירות משיקית של כ-220 ק"מ בשנייה, ללא תלות במיקומם. עובדה זו סותרת לכאורה את חוקי הכבידה, ועל כן מניחים שרוב המסה של הגלקסיה היא כזאת שאיננה פולטת או בולעת קרינה אלקטרומגנטית, כלומר על פי ההבנה בעשור השלישי של המאה ה-21, זהו חומר אפל.
במרכז שביל החלב מצוי חור שחור על-מסיבי[5] שמסתו כמה עשרות מיליוני מסות השמש (בדומה למרכזן של רוב הגלקסיות הספירליות והאליפטיות), אשר סביבו סובבים כל הכוכבים בגלקסיה. השערה זו מתבססת על העובדה שבאזור מרכז הגלקסיה נמדדו כוחות כבידה חזקים, אולם לא נצפה באזור הזה גרם שמיים בעל מסה גדולה מספיק כדי להוות מקור לכוחות אלה. החור השחור נמצא בתוך קשת A*, שהוא מקור של קרינת גלי רדיו.
אזורים חשוכים בשביל החלב, דוגמת ערפילית שק הפחם, הם ענני אבק בין-כוכבי שמסתירים את אור הכוכבים. גלקסיית שביל החלב בולטת בייחוד באזור קבוצת כוכביםקשת - בכיוון זה נמצא מרכז הגלקסיה.
מחקר שפורסם ב־22 במרץ 2024 מעלה את האפשרות כי שתי קבוצות כוכבים מובחנות בתוך גלקסיית שביל החלב הנקראות שיווה ושאקטי, שנוצרו לפני 12–13 מיליארד שנים, לא נוצרו בתוך הגלקסיה אלא "היגרו" אליה ממקום אחר והשתלבו בה. על פי המחקר, ייתכן שזה קרה בימיה הראשונים של גלקסיית שביל החלב, וייתכן שקבוצות אלה הן חלק מאבני הבניין המוקדמות של הגלקסייה. החוקרים התבססו על מידע שהושג על ידי טלסקופ החלל גאיה[6][7].
מערכת השמש
מערכת השמש שבה אנו נמצאים מצויה במרחק כ-26,000 שנות אור ממרכז הגלקסיה, בערך במחצית הדרך בין המרכז לבין שולי הגלקסיה, על ה"זרוע" המורכבת מגז, אבק וכוכבים, הקרויה זרוע אוריון. ביחס לממד הצר של הגלקסיה, השמש נמצאת קרוב למישור של הדיסקה. עובדה זו גורמת לכך ששביל החלב, כפי שהוא נראה בשמים, חוצה את כיפת השמים השלמה לשתי כיפות זהות בקירוב.
זמן ההקפה של השמש את מרכז הגלקסיה הוא כ-200 מיליון שנה.
זרועות
גלקסיית שביל החלב נמנית עם קבוצת הגלקסיות הספירליות, בגלל צורתה הספירלית, והיא כוללת מספר זרועות.
הזרועות הן (מהחיצונית פנימה):
בעוד כ-4 מיליארד שנה עתידות גלקסיית אנדרומדה וגלקסיית שביל החלב להיפגש אחת בשנייה (אנ'), ובתהליך שייקח כשני מיליארד שנה נוספות יתמזגו שתיהן לגלקסיה אחת בעלת ליבה אחת[9].
שמה של הגלקסיה
מכיוון שאנו צופים בגלקסיה מתוכה, היא נראית בלילות חשוכים ונקיים כמעין שביל לבנבן ומעורפל, ומכאן התקבל שמהּ (דרך היוונית): בימי הביניים כונתה "בקעה חלבית" או "בקעה לַבְנוּנִית"[10], ובהמשך "הנתיב החלבי"[11], וכיום "שביל החלב". במקורות יהודיים קדומים מצוין השם "נהר די-נור" (מארמית: נהר של אש)[12].
.png)