الجمعة/2018/06/22
الرئيسية / الكون / المجرات Galaxy

المجرات Galaxy

المجرات Galaxy

المجرات Galaxy

المجرات Galaxy هي نظام كوني مكون من تجمع هائل من النجوم، الغبار، والغازات،و المادة المظلمةالتي ترتبط معاً بقوى الجذب المتبادلة وتدور حول مركز مشترك. يقدر الفلكيون أن هناك حوالي 1010 إلى 1012 مجرة تقريباً في الكون المنظور , أبعد مجرات تم تصويرها تبعد حوالي 10 إلى 13 مليار سنة ضوئية، تتراوح في أحجامها بين المجرات القزمة، التي لا يتعدى عدد نجومها العشرة ملايين نجم وتكون مساحتها حوالي بضعة آلاف سنة ضوئية، إلى المجرات العملاقة التي تحتوي على أكثر من (10)12 نجمة وحجمها يصل إلى نصف مليون سنة ضوئية.

وكذلك، قد تحتوي المجرة الواحدة على أنظمة نجمية متعددة على شكل تجمعات نجمية، وقد تحتشد مجموعة من النجوم لتكون عناقيد نجمية أو مجموعات شمسية، وقد تحتوي أيضا على سدم وهي عبارة عن سحب غازية كثيفة. كما أن الفضاء بين المجرات ليس فارغا تماما وإنما يوجد فيه غاز بمعدل 1 ذرة في السنتيمتر المكعب.

في أكتوبر 2013 اعلن اكتشاف ابعد مجرة عنا وجدت حتى الآن وسميت z8 GND 5296 حيث قام العلماء بقياس انزياحها الأحمر بواسطة خط طيف لايمان لالهيدروجين ،وهذا يعادل مسافة بيينها وبيننا تقدر بنحو 1و13 مليار سنة ضوئية. أي أن المجرة تظهر للفلكيين بعد 700 مليون سنة من الانفجار العظيم عندما كان عمر الكون 5% من عمره الذي نعرفه قبل 8و13 مليلر سنة . تنشأ فيها نجوم جديدة بمعدل نحو 300 شمس في السنة ولها انزياح أحمر 51و7 .

 

مجرتنا

ومجرتنا اسمها مجرة درب التبانة أو الطريق اللبني، والتي يوجد فيها أكثر من مائتي مليار من النجوم، ويقدِر العلماء قطرها بحوالي 100 ألف سنة ضوئية، وتحوي الكثير من التجمعات النجمية، بما فيها المجموعة الشمسية، والتي ينتمي إليها كوكبنا كوكب الأرض. تضم أيضا نجوما تدور فيها بسرعة تزيد عن 300 كيلومتر في الثانية.

المجرات Galaxy

تسمية المجرات تبعا لأشكالها

تاريخياً، كانت المجرات تصنف وفقاً لشكلها المظهري (عادةً حسب صورة التفافها). المجرة الإهليلجية (البيضوية) هي مجرة شهيرة، وتتخذ شكل القطع الناقص في مظهرها، فيما تأخذ المجرات الحلزونية شكلاً لولبياً له أذرع غبارية.

المجرات التي تملك شكلاً غير عادي ولا تأخذ شكلاً منتظماً تعرف عادة بالمجرات الغريبة، ويعود تشوهها لقوى الجاذبية بينها وبين المجرات المجاورة. هذا التجاذب بين المجرات يؤدي في نهاية المطاف إلى التحامها معاً مما يؤدي إلى مجرة أكبر مصحوبا بزيادة في تكوين النجوم.

والمجرات الصغيرة التي لا تملك هيكلاً واضحاً يمكن أن تسمى مجرات غير منتظمة.

 

توزيع المجرات

المجرات موزعة بشكل غير متساو في الفضاء. ففي حين يكون بعضها وحيدا وبعيدا نسبيا بسنوات ضوئية طويلة عن أي مجرة أخرى قريبة. وتكون مجرات أخرى في أزواج، كل في مدار مع الأخرى.

ولكن معظم المجرات توجد في مجموعات تسمى عناقيد مجرية (ويجب عدم الخلط بينها وبين العناقيد النجمية). وقد تحتوي هذه العناقيد على مجموعة من بضع عشرات إلى عدة آلاف من المجرات. وقد يصل قطر بعضها إلى 10 مليون سنة ضوئية.

والعناقيد المجرية بدورها تتجمع في بنية هيكلية أضخم تسمى العناقيد المجرية الهائلة. وهي موزعة في شبكات عنكبوتية ضخمة. وهذه الشبكات تتكون من خيوط متشابكة أو أوتار مكونة من مجرات متراصة نسبيا توصل بين عناقيد المجرات. وجدت في بعض تلك التشكيلات مناطق شاسعة كرية الشكل بين تجمعات المجرات وتوجد فارغة خالية من المجرات، تعرف باسم (voids) أو (فراغات)، تصل أقطار تلك الفراغات بين 200 و 300 مليون سنة ضوئية . تحيط بتلك الفراغات تجمعات من المجرات والأوتار. لا يعرف حتى الآن تفسير وجود تلك الفراغات ولا كيف نشأت ؟ واحد من أكبر الهياكل الهائلة لتجمعات المجرات معروف باسم السور الكبير (The Great Wall). يبلغ طول هذا الهيكل 500 مليون سنة ضوئية وعرضه 200 مليون سنة ضوئية، وهو يحوي نحو 2000 مجرة.

المجرات Galaxy
احد العناقيد المجرية

برغم أنها لم تفهم بعد، إلا أن المادة المظلمة تشكل نحو 90% من كتلة معظم المجرات. وتشير معلومات الملاحظات الفلكية أن الثقوب السوداء العظيمة تقع في غالب -إن لم يكن كل- مراكز المجرات.

واكتشف علماء الفلك إنه هنالك الملايين من المجموعات الشمسية في المجرة الواحدة، تتباعد المسافات بينها إلى حد كبير، ولا مجال للزحام في هذا الكون السحيق، فمثلا مجرة المرأة المسلسلة التي هي أقرب المجموعات الكبيرة إلينا تبعد عنا نحو 5 و2 مليون سنة ضوئية.

وتقع مجرتنا(مجرة درب التبانة) في نظام مجري يحوي مجموعة من المجرات يسمى المجموعة المحلية. وتشمل المجموعة المحلية التي تشغل فراغ قطره نحو 10 مليون سنة ضوئية مجرة درب التبانة والمرأة المسلسلة وهي أكبر من مجرتنا و 28 مجرة أخرى أصغر منهما.

طريقة تكون المجرات

وجـدت العديد من النظريات حول طريقة تكون المجرات، إلا أن أكثر هذه النظريات شيوعاً تنص على أن أصل المجرات هي في الواقع غازات داكنة، تبدأ جزيئاتها في الاحتشاد بفعل قوى الجاذبية فيما بينها حتى تتحول إلى غيمة غازية ضخمة. ثم تبدأ الغيمة بالدوران حتى تصل إلى الشكل المطلوب.

 

المجرات Galaxy

ويرى الفلكيون إن أكثر من ألف مليون مجرة تقع في مدى الرؤية بالمناظير، وأنها تتخذ أشكالاً متنوعة، كما أن النجوم التي تحويها المجرات تندرج تحت أنماط عامة،

وباختصار فإن المجرات الإهليجية (البيضاوية) تغلب فيها النجوم الحمراء المتقدمة في السن، أما المجرات الحلزونية ففيها خليط من النجوم المتقدمة والنجوم حديثة النشأة.

أما المجرات غير المنتظمة الشكل فالنجوم السائدة فيها هي النجوم الزرقاء حديثة النشأة.

ويوحي ذلك للفلكيين أن المجرات ذاتها قد تكون في حالة تغير ونمو وأن المجرات غير المنتظمة تمثل فيها مرحلة شبابها، والمجرات البيضوية تمثل مرحلة الشيخوخة، وهذا رأي مقنع، ولكن هناك نواحي محيرة في ما يختص بتكون النجوم والمجرات وأعمارها ولا يمكن تفسيرها بالوقت الحاضر.

ويرى بعض العلماء إن سرعة سحابة من الغاز وحجمها وكثافتها يمكن أن تحدد نوع المجرة التي ستنشأ عنها، فإذا كانت السحابة كبيرة وكثيفة فإنها تستهلك مادتها النجمية الغازية، وتتكثف بسرعة مكونة نجوما، ولا تلبث إلا قليلاً حتى تتحول إلى مجرة إهليجية (بيضاوية)، أما السحابة خفيفة الوزن، الرقيقة، التي لا تخضع لنظام، فإنها تنمو ببطء وتحتفظ بجزء من غازها وترابها لتكثفات تحدث فيما بعد. بل إن هناك احتمالاً في أن تكون أطول المجرات أعماراً وأقلها انتظاماً مجرات غير مضيئة في الغالب، أي مجرد نجوم متفرقة حديثة النشأة، يحيط بها غازات قاتمة ورقيقة. والاعتقاد الجازم لدى جميع العلماء هو أن النجوم نشأت كلها في وقت واحد عند الانفجار الكبير.

 

المجرات Galaxy
مجرة وليدة

 

ظاهرة الالتهام الذاتي للمجرات

منذ أواسط السبعينات من القرن العشرين لاحظ العلماء ان مجرة درب التبانة تسعى إلى أبتلاع مجرتي ماجلان الكبرى والصغرى فيما يعرف بتصادم المجرات عن طريق جسر مادي يتخذ شكل الحلقة حول قطبي المجرة نفسها. وتبين للباحثين ان مجرتنا لا تكتفي بتغيير شكل هاتين المجرتين فحسب (من خلال قوة الجذب الهائلة التي تتناسب طردياً مع كتلتيهما الأمر الذي يؤدي إلى تكوين ما يعرف بظاهرة المد والجزر على غرار الظاهرة المعروفة على الأرض)، بل تحاول أنتزاع المجرتين بكامل مادتهما، الأمر الذي يثبت لنا شره درب التبانة غير المتناهي. وتشير حسابات الفلكيين إلى أن مجرتي ماجلان ستنتهيان يوماً ما خلال دورانهما حول المجرة، (درب التبانة) داخل أحد ثقوبها السود.

ويعتقد العلماء أن هذا الأمر حدث قبل 8 مليارات سنة عندما كانت مجرتنا في عز شبابها، حيث قامت بابتلاع إحدى المجرات القريبة، وهذا ليس بالأمر الصعب، بل نجد آثاره في قرص المجرة نفسها، حيث ينقسم هذا القرص إلى قسمين: أحدهما رقيق نجده في جميع المجرات الحلزونية وتكون سرعة نجومه متشابهة، والآخر سميك ويتراكب فوق القرص الأول لكن مادته النجمية أقل كثافة من مادة القرص الرقيق، إلا أن النجوم التي وجدها العلماء في هذا القسم تنطلق بسرعات تختلف كثيرا فيما بينها، ويقول هؤلاء ان هذه النجوم ليست سوى بقايا لمجرة تم ابتلاعها من قبل مجرتنا يوماً ما.

يرى الباحثون أن ظاهرة “الالتهام الذاتي” ليست محصورة في منطقة درب التبانة كمجرة، بل ثمة آلاف الثقوب السود الأخرى الصغرى المعروفة باسم “الثقوب السودالنجمية” والتي تقطن في بقية أجزاء المجرة. ويشير دانييل روان إلى أن هذه الثقوب عبارة عن بقايا لنجوم هائلة أنفجرت وأنهدمت على نفسها من الداخل، ويمكن لهذه النجوم أن تكون ثقوباً سوداً تصل كتلها إلى عشر أمثال كتلة الشمس لكن شريطة أن تكون الكتل محصورة ضمن حيز صغير نوعا ما، أي ما يماثل كرة بنصف قطر يبلغ 3 كيلومترات وتحتوي على كتلة تعادل كتلة الشمس.

المجرات Galaxy
مجرتي الهوائيات

 

الاصطدام المجري (الاندماج)

الاصطدام المجري هو عملية اندماج مجرتين مع بعضهما البعض فهو أشبه باندماج لا اصطدام. يعتقد العلماء أن تلك الظاهرة كانت سائدة بين مجرات صغيرة بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم حيث كانت المسافات بينها لا زالت صغيرة ومنها نشأت المجرات الكبيرة. عملية التحام مجرات نشاهدها الآن في مناطق مكتظة بالمجرات الصغيرة وسرعتها النسبية تكون صغيرة فيحدث الالتحام. أما بالنسبة إلى المجرات السريعة فتعمل سرعاتها على تخللها بعضها البعض ثم الافتراق ثانيا. كما قد يحدث في بعض الأحيان أن تمر مجرتين ببعضهما البعض فقط من دون حدوث التحام تخلل والتحام. ويعتقد العلماء أن مجرة إهليجية تنشأ من التحام مجرتين قرصيتين أو مجرتين حلزونيتين أو أكثر.

في الوقت الحالي نشاهد تصادما إو تصادمين بين مجرتين من كل 100 مجرة. وتدل الشواهد على أنه بعد نحو مليار سنة من الانفجار العظيم التحم العديد من المجرات القزمة وكونوا مجرات كبيرة.

 

رتب المجرات

يبدوا أن البنية الكونية تميزها رتب معينة من البنيات الصغيرة إلى البنيات الكبيرة. فابتداء وجدت المجرات ، ثم تكون من بعضها مجموعة مجرية، وهذه ترتبط ببعضها البعض مكونة عناقيد مجرية أكبر، وتجمع بعضا منها فيما يسمى العناقيد العظمى Super cluster.

كان الغاز الأولي من الهيدروجين والهيليوم المادة الأولي التي تكونت منها النجوم والمجرات. وكون هذا الغاز المجرات الأولية بعد الانفجار العظيم. وتعتبر المجرات الأولية التي نشأ من هذا الغاز عن طريق الجاذبية (وهي قوى تصل إلى حدود مالانهاية وتعتمد على الكتلة)، فتأثيرها لا ينتهى عند حد ولكن تأثيرها يضعف بزيادة المسافة)، ولم تكن نجوم قد نشأت فيها في ذلك الطور . وبدأ تطور تجمعات المجرات بتوزيع متساوي للغاز فيها مع تركيز جزء منه في قلب مجرة.

ومن مجرات قزمة عديدة تكونت بالالتحام مجرات كبيرة. وتبعت بعض تلك المجرات الكبيرة ومن مثلها مجرتنا مجرات قزمة صغيرة (تتبعنا مجرة ماجلان الكبرى وسحابة ماجلان الصغرى على بعد نحو 150 ألف سنة ضوئية من مجرتنا). وبقي جزء من الغاز موزعا بين المجرات وكذلك بعض المجرات الصغيرة متناثرة. ونستطيع اليوم رصد العديد من تلك المجرات القزمة حولنا، وهي رغم قربها منا فضؤها خافت وضعيف.

المجرات Galaxy
مجرة DDO 68 مجرة قزمة

 

تصنيف المجرات

تصنيف الشكل المجري هو نظام يستخدمه علماء الفلك لتقسيم المجرات في مجموعات على أساس الشكل المرئي للمجرة. وهناك عدة مشاريع تستخدم للتصنيف وفقا للشكل أشهرها تسلسل هابل والذي وضعه إدوين هابل Edwin Hubble وتوسع لاحقا من قبل جيرار دي فوكليير Gérard de Vaucouleurs وآلانن سانديج Allan Sandage.

يمكن تصنيف المجرات بحسب الأشكال التي تتخذها.

مجرات اهليلجية (بيضاويه) هي مجرات بيضوية وقرصية الشكل فالمجرة ذات الرمز E0 تدل على أنها قريبة من الشكل الدائري و E7 تدل على أنها أكثر المجرات الاهليجية استطالة ((حوالي 60% من المجرات اهليلجية

المجرات Galaxy
مجرة اندروميدا

 

مجرات حلزونية هي مجرات تشبه الحلزون الملتف.

واعطيت ثلاثة رموز هي Sa,Sb,Sc فأذرع المجرة Sa اقل انفراجا من النوعين الآخرين وحجم مركزها أكبر ونسبتها في الكون 20%

 

مجرات حلزونية عادية تكون حوصلتها كروية وتنبثق منها الأذرع الحلزونية.

 

مجرات حلزونية عصوية ضلعية تكون نواتها مستطيلة وتنبثق منها الأذرع الحلزونية من نهايتي النواة.

 

مجرات عدسية او محدبة هي مجرات يكون شكلها مثل العدسة تنتفخ نواتها إلى جوانبها.

 

المجرات Galaxy
مجرة عجلة العربة مجرة عدسية (محدبة)

مجرات غير منتظمة

وهي مجرات تظهر بشكل عشوائي غير منتظم وليس لها شكل معين مثل المجرات البيضوية والحلزونية والكروية، ويحتوي معظم هذه المجرات غير المنتظمة على سحب غازية متلبدة ونجوم زرقاء لامعة، ونسبتها 20%. ومن الأمثلة عليها مجرة سحابة ماجلان الكبرى وسحابة ماجلان الصغرى (ورمزها Irr، أي غير منتظمة).

حدث في سحابة ماجلان الكبرى مستعر أعظم شوهد عام 1987. واستطاع علماء الفلك تتبع هذا الانفجار الذي حد لأحد النجوم المتقدمة في العمر حتى يومنا هذا. وسمي هذا الانفجار مستعر أعظم 1987 إيه، ويبعد عنا نحو 150 ألف سنة ضوئية. هذا الاسم ينطبق مع تاريخ اكتشافه.

تباعد المجرات

كان الاعتقاد السائد بأن حركة المجرات هي حركة عشوائية مثلما الحال في حركة الغازات ولكن في عام 1929 اكتشف ادوين هابل أن المجرات في تباعد مستمر عن بعضها البعض بسرعات هائلة قد تقترب في بعض الأحيان من سرعة الضوء وقد حسب نسبة تباعد المجرات انها تبتعد بسرعات متناسبة مع المسافة التي تفصل بينها، وهذا يعني أن الكون في توسع وتمدد مستمر.

وتفسر هذه الظاهرة بكون ابتعاد المجرات يتمثل في انه إذا كان المصدر الضوئي القادم من الفضاء الخارجي يبتعد عنا فإن تردد الأمواج الضوئية ينخفض وبالتالي ينزاح نحو اللون الأحمر. أما إذا كان المصدر الضوئي يقترب منا فإن الانزياح سيكون نحو اللون الأزرق. ويكون الانزياح الطيفي ملموساً عندما تكون سرعات المصدر الضوئي مقترنة بالنسبة لسرعة الضوء، بينما لا يمكن مشاهدته بالنسبة للمصادر الضوئية العادية ذات السرعات الضئيلة مقارنة مع سرعة الضوء

المجرات Galaxy
حسب نظرية الانفجار العظيم نشأ الكون من حالة كثيفة وحارة جدا ثم بدأ بالتمدد والتوسع دافعاً المجرات بعيداً عن بعضها.


المجرات Galaxy