مجرة درب التبانة مهيبة وجميلة للغاية. هذا العالم الضخم هو وطننا ونظامنا الشمسي. جميع النجوم والأشياء الأخرى التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة في سماء الليل هي مجرتنا. بالرغم من وجود بعض الأجسام التي تتواجد في سديم المرأة المسلسلة، وهو جار لمجرتنا درب التبانة.
وصف مجرة درب التبانة
مجرة درب التبانة ضخمة، حجمها 100 ألف سنة ضوئية، وكما تعلمون فإن السنة الضوئية الواحدة تساوي 9460730472580 كيلومترا. يقع نظامنا الشمسي على بعد 27000 سنة ضوئية من مركز المجرة، في أحد الأذرع التي تسمى ذراع أوريون.
يدور نظامنا الشمسي حول مركز مجرة درب التبانة. ويحدث هذا بنفس الطريقة التي تدور بها الأرض حول الشمس. ويكمل النظام الشمسي ثورة كل 200 مليون سنة.
التشوه
تظهر مجرة درب التبانة على شكل قرص به انتفاخ في مركزه. إنه ليس الشكل المثالي. يوجد من جهة انحناء شمال مركز المجرة، ومن جهة أخرى ينحدر إلى الأسفل، ثم يتجه نحو اليمين. ظاهريًا، يشبه هذا التشوه إلى حد ما الموجة. القرص نفسه مشوه. ويرجع ذلك إلى وجود سحابتي ماجلان الصغيرة والكبيرة في مكان قريب. إنهم يدورون حول مجرة درب التبانة بسرعة كبيرة - وهذا ما أكده تلسكوب هابل. غالبًا ما يطلق على هاتين المجرتين القزمتين اسم أقمار درب التبانة. تخلق السحب نظامًا مرتبطًا بالجاذبية وهو ثقيل جدًا وضخم جدًا بسبب العناصر الثقيلة الموجودة في الكتلة. ومن المفترض أنها تشبه لعبة شد الحبل بين المجرات، مما يخلق اهتزازات. ونتيجة لذلك، تتشوه مجرة درب التبانة. إن بنية مجرتنا مميزة، فهي تحتوي على هالة.
يعتقد العلماء أنه بعد مليارات السنين، ستمتص مجرة درب التبانة سحب ماجلان، وبعد فترة ستمتصها أندروميدا.
هالة
أتساءل ما هي مجرة درب التبانة، بدأ العلماء في دراستها. وتمكنوا من اكتشاف أن 90% من كتلته تتكون من مادة مظلمة، ولهذا تظهر هالة غامضة. كل ما يمكن رؤيته بالعين المجردة من الأرض، أي تلك المادة المضيئة، يشكل حوالي 10% من المجرة.
وقد أكدت العديد من الدراسات أن درب التبانة لديها هالة. قام العلماء بتجميع نماذج مختلفة تأخذ في الاعتبار الجزء غير المرئي وبدونه. وبعد التجارب، اقترح أنه إذا لم تكن هناك هالة، فإن سرعة حركة الكواكب والعناصر الأخرى في درب التبانة ستكون أقل مما هي عليه الآن. وبسبب هذه الميزة، كان من المفترض أن معظم المكونات تتكون من كتلة غير مرئية أو مادة مظلمة.
عدد النجوم
تعتبر مجرة درب التبانة واحدة من أكثر المجرات تميزًا. هيكل مجرتنا غير عادي، حيث يوجد أكثر من 400 مليار نجم فيها. حوالي ربعهم من النجوم الكبيرة. ملاحظة: المجرات الأخرى لديها عدد أقل من النجوم. هناك حوالي عشرة مليارات نجم في السحابة، والبعض الآخر يتكون من مليار، وفي درب التبانة هناك أكثر من 400 مليار نجم مختلف، ولا يمكن رؤية سوى جزء صغير من الأرض، حوالي 3000. ومن المستحيل أن نقول بالضبط كم عدد النجوم الموجودة في مجرة درب التبانة، فكيف تفقد المجرة الأجسام باستمرار بسبب تحولها إلى مستعر أعظم.
الغازات والغبار
حوالي 15% من المجرة عبارة عن غبار وغازات. ربما بسببهم تسمى مجرتنا درب التبانة؟ وعلى الرغم من حجمها الهائل، إلا أننا نستطيع أن نرى أمامنا حوالي 6000 سنة ضوئية، أما حجم المجرة فهو 120000 سنة ضوئية. قد يكون أكبر، لكن حتى أقوى التلسكوبات لا تستطيع الرؤية أبعد من ذلك. ويرجع ذلك إلى تراكم الغاز والغبار.
ولا تسمح سماكة الغبار بمرور الضوء المرئي، لكن الضوء تحت الأحمر يمر من خلاله، مما يسمح للعلماء بإنشاء خرائط النجوم.
ماذا حدث من قبل
وفقا للعلماء، مجرتنا لم تكن دائما هكذا. تم إنشاء مجرة درب التبانة من خلال اندماج عدة مجرات أخرى. وقد استولى هذا العملاق على كواكب ومناطق أخرى، مما كان له تأثير قوي على حجمها وشكلها. وحتى الآن، يتم الاستيلاء على الكواكب من قبل مجرة درب التبانة. ومن الأمثلة على ذلك أجسام كانيس ميجور، وهي مجرة قزمة تقع بالقرب من مجرتنا درب التبانة. تضاف نجوم كانيس بشكل دوري إلى عالمنا، ومن مجرتنا تنتقل إلى مجرات أخرى، على سبيل المثال، يتم تبادل الكائنات مع مجرة القوس.
منظر لمجرة درب التبانة
لا يستطيع أي عالم أو عالم فلك أن يقول بالضبط كيف تبدو درب التبانة من الأعلى. ويرجع ذلك إلى أن الأرض تقع في مجرة درب التبانة، على بعد 26 ألف سنة ضوئية من مركزها. وبسبب هذا الموقع، لا يمكن التقاط صور لمجرة درب التبانة بأكملها. ولذلك، فإن أي صورة للمجرة هي إما صور لمجرات أخرى مرئية أو من خيال شخص ما. ولا يسعنا إلا أن نخمن كيف تبدو حقًا. بل إن هناك احتمالًا بأننا نعرف الآن الكثير عنها مثل القدماء الذين اعتقدوا أن الأرض مسطحة.
مركز
يُطلق على مركز مجرة درب التبانة اسم القوس A*، وهو مصدر كبير لموجات الراديو، مما يشير إلى وجود ثقب أسود ضخم في قلبها. وبحسب الافتراضات فإن حجمها يزيد قليلا عن 22 مليون كيلومتر، وهذا هو الثقب نفسه.
تشكل جميع المواد التي تحاول الدخول إلى الحفرة قرصًا ضخمًا أكبر بحوالي 5 ملايين مرة من شمسنا. لكن حتى قوة التراجع هذه لا تمنع نجومًا جديدة من التشكل عند حافة الثقب الأسود.
عمر
وبناء على تقديرات تكوين مجرة درب التبانة، أمكن تحديد عمر يقدر بنحو 14 مليار سنة. يبلغ عمر أقدم نجم ما يزيد قليلاً عن 13 مليار سنة. يتم حساب عمر المجرة من خلال تحديد عمر أقدم نجم والمراحل التي سبقت تكوينه. استنادا إلى البيانات المتاحة، اقترح العلماء أن عمر الكون حوالي 13.6-13.8 مليار سنة.
في البداية، تشكل انتفاخ مجرة درب التبانة، ثم الجزء الأوسط منها، الذي تشكل في مكانه فيما بعد ثقب أسود. وبعد ثلاثة مليارات سنة، ظهر قرص ذو أكمام. لقد تغير تدريجيًا، ومنذ حوالي عشرة مليارات سنة فقط بدأ يبدو كما هو الآن.
نحن جزء من شيء أكبر
جميع النجوم في مجرة درب التبانة هي جزء من بنية مجرة أكبر. نحن جزء من مجموعة العذراء الفائقة. وأقرب المجرات إلى درب التبانة، مثل سحابة ماجلان والمرأة المسلسلة وغيرها من خمسين مجرة، هي عنقود واحد هو عنقود العذراء الفائق. العنقود الفائق عبارة عن مجموعة من المجرات التي تشغل مساحة كبيرة. وهذا ليس سوى جزء صغير من البيئة النجمية.
يحتوي عنقود العذراء العملاق على أكثر من مائة مجموعة من العناقيد تغطي مساحة يزيد قطرها عن 110 مليون سنة ضوئية. تعد مجموعة برج العذراء نفسها جزءًا صغيرًا من مجموعة Laniakea الفائقة، وهي بدورها جزء من مجمع Pisces-Cetus.
دوران
تتحرك أرضنا حول الشمس، وتقوم بدورة كاملة خلال عام واحد. تدور شمسنا في مجرة درب التبانة حول مركز المجرة. تتحرك مجرتنا بالنسبة لإشعاع خاص. يعد إشعاع CMB نقطة مرجعية ملائمة تسمح لنا بتحديد سرعة مجموعة واسعة من الأمور في الكون. أظهرت الدراسات أن مجرتنا تدور بسرعة 600 كيلومتر في الثانية.
مظهر الاسم
حصلت المجرة على اسمها بسبب مظهرها الخاص الذي يذكرنا بالحليب المسكوب في سماء الليل. تم إعطاء الاسم لها في روما القديمة. في ذلك الوقت كان يطلق عليه "طريق الحليب". وتسمى حتى يومنا هذا مجرة درب التبانة، حيث يرتبط الاسم بظهور شريط أبيض في سماء الليل مع الحليب المسكوب.
وقد تم العثور على إشارات إلى المجرة منذ عصر أرسطو الذي قال إن مجرة درب التبانة هي المكان الذي تتلامس فيه الأجرام السماوية مع الأجرام الأرضية. حتى إنشاء التلسكوب، لم يضيف أحد شيئا إلى هذا الرأي. وفقط منذ القرن السابع عشر بدأ الناس ينظرون إلى العالم بشكل مختلف.
جيراننا
لسبب ما، يعتقد الكثير من الناس أن أقرب مجرة إلى درب التبانة هي مجرة المرأة المسلسلة. لكن هذا الرأي ليس صحيحا تماما. أقرب "جار" لنا هو مجرة كانيس الكبرى، التي تقع داخل مجرة درب التبانة. وتقع على مسافة 25000 سنة ضوئية منا، و42000 سنة ضوئية من المركز. في الواقع، نحن أقرب إلى الكلب الأكبر من الثقب الأسود الموجود في مركز المجرة.
قبل اكتشاف الكلب الأكبر على مسافة 70 ألف سنة ضوئية، كان برج القوس يعتبر أقرب جار، وبعد ذلك سحابة ماجلان الكبرى. تم اكتشاف نجوم غير عادية ذات كثافات هائلة من الفئة M في كانيس.
ووفقا للنظرية، فإن مجرة درب التبانة ابتلعت الكلب الأكبر مع كل نجومها وكواكبها والأجسام الأخرى.
تصادم المجرات
في الآونة الأخيرة، أصبحت المعلومات شائعة بشكل متزايد بأن أقرب مجرة إلى درب التبانة، سديم المرأة المسلسلة، سوف تبتلع كوننا. تشكل هذان العملاقان في نفس الوقت تقريبًا - منذ حوالي 13.6 مليار سنة. ويعتقد أن هؤلاء العمالقة قادرون على توحيد المجرات، ولكن بسبب توسع الكون يجب أن يبتعدوا عن بعضهم البعض. ولكن، خلافا لجميع القواعد، فإن هذه الأشياء تتحرك نحو بعضها البعض. سرعة الحركة 200 كيلومتر في الثانية. تشير التقديرات إلى أنه خلال 2-3 مليار سنة سوف تصطدم مجرة أندروميدا بمجرة درب التبانة.
أنشأ عالم الفلك ج. دوبينسكي نموذجًا للاصطدام الموضح في هذا الفيديو:
ولن يؤدي الاصطدام إلى كارثة على نطاق عالمي. وبعد عدة مليارات من السنين، سيتم تشكيل نظام جديد، بأشكال المجرة المعتادة.
المجرات المفقودة
أجرى العلماء دراسة واسعة النطاق للسماء المرصعة بالنجوم، غطت ما يقرب من ثمنها. ونتيجة لتحليل الأنظمة النجمية لمجرة درب التبانة، أمكن اكتشاف وجود تيارات من النجوم لم تكن معروفة من قبل على أطراف كوننا. هذا هو كل ما تبقى من المجرات الصغيرة التي دمرتها الجاذبية.
التقط التلسكوب المثبت في تشيلي عددًا كبيرًا من الصور التي سمحت للعلماء بتقييم السماء. وتقدر الصور أن مجرتنا محاطة بهالة من المادة المظلمة والغاز الرقيق وعدد قليل من النجوم، وبقايا المجرات القزمة التي ابتلعتها درب التبانة ذات يوم. بوجود كمية كافية من البيانات، تمكن العلماء من تجميع "هيكل عظمي" للمجرات الميتة. إنه كما هو الحال في علم الحفريات - من الصعب تحديد شكل المخلوق من خلال عدد قليل من العظام، ولكن مع وجود بيانات كافية، يمكنك تجميع الهيكل العظمي وتخمين شكل السحلية. إذن، هذا هو الحال: محتوى المعلومات الموجود في الصور جعل من الممكن إعادة إنشاء إحدى عشرة مجرة ابتلعتها مجرة درب التبانة.
العلماء واثقون من أنهم أثناء مراقبة وتقييم المعلومات التي يتلقونها، سيكونون قادرين على العثور على العديد من المجرات المتفككة الجديدة التي "أكلتها" درب التبانة.
نحن تحت النار
وبحسب العلماء، فإن النجوم فائقة السرعة الموجودة في مجرتنا لم تنشأ فيها، بل في سحابة ماجلان الكبرى. لا يستطيع المنظرون تفسير العديد من الجوانب المتعلقة بوجود مثل هذه النجوم. على سبيل المثال، من المستحيل أن نقول بالضبط لماذا يتركز عدد كبير من النجوم فائقة السرعة في السدس والأسد. بعد مراجعة النظرية، توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن هذه السرعة لا يمكن أن تتطور إلا بسبب تأثير الثقب الأسود الموجود في وسط درب التبانة.
في الآونة الأخيرة، تم اكتشاف المزيد والمزيد من النجوم التي لا تتحرك من مركز مجرتنا. وبعد تحليل مسار النجوم فائقة السرعة، تمكن العلماء من اكتشاف أننا نتعرض لهجوم من سحابة ماجلان الكبرى.
موت الكوكب
ومن خلال مراقبة الكواكب في مجرتنا، تمكن العلماء من معرفة كيفية موت الكوكب. لقد استهلكها النجم المتقدم في السن. أثناء التوسع والتحول إلى عملاق أحمر، امتص النجم كوكبه. وكوكب آخر في نفس النظام غير مداره. بعد رؤية هذا وتقييم حالة شمسنا، توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن نفس الشيء سيحدث لنجمنا. وفي حوالي خمسة ملايين سنة سوف يصبح عملاقًا أحمر.
كيف تعمل المجرة
تحتوي مجرتنا درب التبانة على عدة أذرع تدور بشكل حلزوني. مركز القرص بأكمله عبارة عن ثقب أسود عملاق.
يمكننا أن نرى أذرع المجرة في سماء الليل. إنها تبدو وكأنها خطوط بيضاء، تذكرنا بطريق الحليب المليء بالنجوم. هذه هي فروع مجرة درب التبانة. من الأفضل رؤيتها في الطقس الصافي في الموسم الدافئ، عندما يكون هناك معظم الغبار والغازات الكونية.
وتتميز الأسلحة التالية في مجرتنا:
- فرع الزاوية.
- أوريون. يقع نظامنا الشمسي في هذا الذراع. هذا الكم هو "غرفتنا" في "المنزل".
- كم كارينا القوس.
- فرع بيرسيوس.
- فرع درع الصليب الجنوبي.
كما أنه يحتوي على نواة، وحلقة غازية، والمادة المظلمة. وهي توفر حوالي 90% من المجرة بأكملها، والعشرة الباقية عبارة عن أجسام مرئية.
نظامنا الشمسي والأرض والكواكب الأخرى هي وحدة واحدة لنظام جاذبية ضخم يمكن رؤيته كل ليلة في سماء صافية. في "وطننا" تحدث باستمرار عمليات متنوعة: تولد النجوم، وتضمحل، ونتعرض لقصف من مجرات أخرى، ويظهر الغبار والغازات، وتتغير النجوم وتنطفئ، وتشتعل أخرى، وتتراقص حولنا... و كل هذا يحدث في مكان ما هناك، بعيدًا في عالم لا نعرف عنه إلا القليل. من يدري، ربما سيأتي الوقت الذي سيتمكن فيه الناس من الوصول إلى الفروع والكواكب الأخرى لمجرتنا في غضون دقائق، والسفر إلى أكوان أخرى.
درب التبانة هي مجرتنا الأم، التي يقع فيها النظام الشمسي، وفيها يقع كوكب الأرض، والذي يعيش عليه الناس. وهي تنتمي إلى المجرات الحلزونية المحظورة وهي مدرجة في المجموعة المحلية للمجرات إلى جانب مجرة المرأة المسلسلة ومجرة المثلث و40 مجرة قزمة. ويبلغ قطر مجرة درب التبانة 100 ألف سنة ضوئية. هناك حوالي 200-400 مليار نجم في مجرتنا. يقع نظامنا الشمسي على أطراف القرص المجري، في مكان هادئ نسبيا سمح بنشوء الحياة على كوكبنا. ربما لسنا الوحيدين الذين يعيشون في درب التبانة، ولكن يبقى أن نرى ذلك. على الرغم من أن تاريخ البشرية بأكمله في محيط الكون ليس أكثر من مجرد تموج بالكاد ملحوظ، إلا أنه من المثير للاهتمام بالنسبة لنا استكشاف درب التبانة ومتابعة تطورات الأحداث في مجرتنا الأصلية.
ووفقا لعلماء الفلك، فإن معظم النجوم تدور ببطء حول مراكز المجرة بسرعة لا تزيد عن 100 كيلومتر في الثانية. ومع ذلك، هناك استثناءات لهذه القاعدة. على مدى العقود القليلة الماضية، اكتشف العلماء حوالي 20 نجمًا فائق السرعة في مجرتنا. آخر اكتشاف من هذا القبيل هو الكائن PSR J0002+6216. وتبلغ سرعتها 1130 كيلومتراً في الثانية، أي أكثر من أربعة ملايين كيلومتر في الساعة. يكفي الوصول إلى نفس القمر في 6 دقائق. ووفقا لعلماء الفلك من المرصد الوطني الأمريكي لعلم الفلك الراديوي، الذين اكتشفوه، إذا استمرت هذه الديناميكيات، فسوف يهرب الجسم من مجرتنا في المستقبل البعيد.
في ليلة صافية خالية من القمر، ينتشر شريط شاحب ولامع بشكل خافت عبر السماء بأكملها في قوس مشرق - درب التبانةكحلقة تحيط بالسماء كلها. وعند النظر إليها من خلال التلسكوب، تقتنع بأنها مجموعة ضخمة من النجوم الباهتة جدًا.
وبما أن مجرة درب التبانة تحيط بالسماء بأكملها، وتقسمها إلى النصف تقريبا، فمن الواضح أن نظامنا الشمسي يقع بالقرب من هذا المستوى، بالقرب من المستوى المجري، كما يطلق عليه.
كلما ابتعدنا عن مستوى درب التبانة، قل عدد النجوم الخافتة وقلت المسافة في هذه الاتجاهات التي يمتد بها النظام النجمي. بشكل عام، نظامنا النجمي، يسمى المجرة، تشغل مساحة تشبه العدسة من الخارج. إنه مفلطح - أكثر سمكًا في المنتصف وأرق عند الحواف. إذا تمكنا من رؤيتها "من فوق" أو "من أسفل"، فستكون بشكل تقريبي على شكل دائرة (وليست حلقة). من "الجانب" سيبدو مثل المغزل. ولكن ما هي أبعاد هذا "المغزل"؟ وهل ترتيب النجوم فيه موحد؟
وقد أصبح هذا واضحا في السنوات الأخيرة، على الرغم من أن الإجابة على هذا السؤال تأتي من خلال فحص بسيط لمجرة درب التبانة، التي تتكون جميعها من كومة من السحب النجمية. تكون بعض السحب أكثر سطوعًا وتحتوي على عدد أكبر من النجوم (كما هو الحال في كوكبتي القوس والدجاجة)، بينما يكون بعضها الآخر أفقر في النجوم. يقع النظام الشمسي أيضًا في أحدهما يسمى النظام المحلي.
درب التبانة - كيف يمكننا رؤيتها من الأرض
أقوى سحب النجوم تقع في اتجاه كوكبة القوس - حيث يقع قلب المجرة، حيث يكون درب التبانة أكثر سطوعًا. وبالنظر إلى أننا نرى كوكبة القوس "من الجانب"، فمن المنطقي أن نستنتج أن نظامنا الشمسي بعيد عن كونه في مركز مجرة درب التبانة، بل هو أقرب إلى حافتها.
وبالنظر إلى أن قطر مجرتنا يقارب 100 ألف سنة ضوئية، فإن النظام الشمسي يقع على بعد 25 ألف سنة ضوئية من مركزه، أي حوالي نصف نصف قطره.
تدور المجموعة الشمسية حول مركز المجرة التي تبعد عنا 25 ألف سنة ضوئية في اتجاه كوكبة القوس، بسرعة 250 كم/ثانية. ولا يزال شكل مداره غير معروف، لكن إذا كان قريبا من دائرة، وهو أمر مرجح، فإن الشمس تكمل دورة واحدة عليه خلال 200 مليون سنة. ويمكن اعتبار هذه الفترة، إن شئت، "سنة كونية" لقياس فترات زمنية كبيرة جدًا.
إن تاريخ البشرية بأكمله بالمقارنة مع هذه الفترة ليس سوى لحظة قصيرة! فإذا تمكنا من رؤية الشمس تندفع وتدور في مدارها، كما نرى قطارًا يدور في منحنى في المسار، فلن نتمكن من متابعة دورات الكواكب حول الشمس: فهي تبدو وكأنها تدور بشكل أسرع من القطار الكهربائي. معجب.
عند الدوران حول مركز المجرة، لا تتحرك جميع النجوم بنفس الطريقة تمامًا، وعلى سبيل المثال، تتخلف النجوم قصيرة المدى عن الشمس بمقدار 100 كيلومتر في الثانية.
إن حركة نظامنا الشمسي بسرعة 20 كم/ثانية في اتجاه كوكبة "ليرا" "جارتنا" هي حركة داخل سحابتنا النجمية، أو نظامنا المحلي. إنه صغير ولا يمنعنا، مع النظام المحلي بأكمله، من الدوران حول مركز المجرة.
كم كان ينبغي أن يبدو مركز مجرتنا - سحب نجوم مجرة درب التبانة في كوكبة القوس - ساطعًا، لو لم تكن مخفية، يكسفها امتصاص الضوء في كتل تملأ الفراغ بيننا وبين هذا المركز!
إن كتلة مجرتنا، التي تقدر الآن بطرق مختلفة، تساوي مائتي مليار كتلة شمسية، منها واحد في الألف من الغاز والغبار بين النجوم. والكتلة هي نفسها تقريبًا، وتقدر كتلة المجرة المثلثة بعشرين مرة أقل.
عند النظر إلى درب التبانة والمجرات الأخرى من الجانب، يبدو أن النجوم قريبة جدًا منها لدرجة أنها تحك جوانبها ضد بعضها البعض. في الواقع، كل شيء مختلف تماما.
إذا بنينا نموذجًا لمجرة درب التبانة تم فيه تمثيل النجوم على شكل قطرات مطر، فمن أجل إعطاء فكرة صحيحة عن توزيع النجوم داخل مجرة نموذجية، يجب أن تكون المسافات المتبادلة بين القطرات 65 كيلومترًا تقريبًا!
وبالتالي، لكل سنتيمتر مكعب من المادة النجمية هناك أكثر من 10,000,000,000,000,000,000,000,000 سنتيمتر مكعب.
إنها مفارقة، ولكن لدراسة بنية مجرة درب التبانة فإننا في وضع غير مؤات للغاية. نحن نعيش فيه ونراه من الداخل. إن الأمر يشبه محاولة تخيل منزلك من الخارج أثناء تواجدك في شقتك وتنظر من النافذة.
لكن إذا كان منزلنا هو المجرة، فإن المنازل الأخرى هي مجرات أخرى. لذلك يمكننا تخمين مظهر منزلنا من خلال دراسة المنازل الأخرى التي نراها من النافذة.
مراقبة درب التبانة في السماء.
لكن لا أحد يمنعنا من النظر إلى ما يُرى مباشرة «من النافذة» في السماء. فماذا سيرى المراقب من الأرض؟
تمر مجرة درب التبانة عبر الأبراج بجعة, ذات الكرسيو بيرسيوس. درب التبانة تكاد تكون غير مرئية. وتمتد على طول الجانب الشمالي من السماء في قوس صغير ومنخفض من الشمال الغربي (حيث يقف بيرسيوس) إلى الشمال الشرقي (حيث يقف سوان). أعلى نقطة في هذا القوس، عند ذات الكرسي، تقع في منتصف المسافة بين الأفق والأفق.
إن الكون الذي نحاول دراسته هو مساحة ضخمة لا نهاية لها يوجد فيها عشرات، مئات، آلاف تريليونات من النجوم، متحدة في مجموعات معينة. أرضنا لا تعيش من تلقاء نفسها. نحن جزء من النظام الشمسي، وهو جسيم صغير وجزء من مجرة درب التبانة، وهو تكوين كوني أكبر.
أرضنا كباقي كواكب درب التبانة، نجمنا المسمى الشمس، كغيره من نجوم درب التبانة، يتحرك في الكون بنظام معين ويحتل أماكن معينة. دعونا نحاول أن نفهم بمزيد من التفصيل ما هو هيكل درب التبانة، وما هي السمات الرئيسية لمجرتنا؟
أصل درب التبانة
إن لمجرتنا تاريخها الخاص، مثل غيرها من مناطق الفضاء الخارجي، وهي نتاج كارثة على نطاق عالمي. النظرية الرئيسية لأصل الكون والتي تهيمن على المجتمع العلمي اليوم هي الانفجار الكبير. النموذج الذي يميز نظرية الانفجار الكبير بشكل مثالي هو التفاعل النووي المتسلسل على المستوى المجهري. في البداية، كان هناك نوع من المادة التي، لأسباب معينة، بدأت على الفور في التحرك وانفجرت. ليست هناك حاجة للحديث عن الظروف التي أدت إلى ظهور رد الفعل الانفجاري. وهذا بعيد عن فهمنا. الآن الكون، الذي تشكل قبل 15 مليار سنة نتيجة لكارثة، هو مضلع ضخم لا نهاية له.
تكونت المنتجات الأولية للانفجار في البداية من تراكمات وسحب من الغاز. بعد ذلك، تحت تأثير قوى الجاذبية وغيرها من العمليات الفيزيائية، حدث تشكيل كائنات أكبر على نطاق عالمي. لقد حدث كل شيء بسرعة كبيرة بالمعايير الكونية، على مدى مليارات السنين. في البداية، كان هناك تكوين النجوم، التي شكلت مجموعات ثم اندمجت فيما بعد لتشكل المجرات، وعددها الدقيق غير معروف. تتكون المادة المجرية في تركيبها من ذرات الهيدروجين والهيليوم متحدة مع عناصر أخرى، وهي مادة البناء اللازمة لتكوين النجوم والأجسام الفضائية الأخرى.
ليس من الممكن أن نقول بالضبط أين تقع مجرة درب التبانة في الكون، لأن المركز الدقيق للكون غير معروف.
بسبب تشابه العمليات التي شكلت الكون، فإن مجرتنا تشبه إلى حد كبير في بنيتها العديد من المجرات الأخرى. وهي من حيث نوعها مجرة حلزونية نموذجية، وهو نوع من الأجسام منتشر على نطاق واسع في الكون. من حيث حجمها، المجرة في الوسط الذهبي - ليست صغيرة ولا ضخمة. تحتوي مجرتنا على العديد من النجوم المجاورة الأصغر حجمًا من تلك ذات الحجم الهائل.
عمر جميع المجرات الموجودة في الفضاء الخارجي هو نفسه أيضًا. مجرتنا هي في نفس عمر الكون تقريبًا ويبلغ عمرها 14.5 مليار سنة. خلال هذه الفترة الهائلة من الزمن، تغير هيكل درب التبانة عدة مرات، ولا يزال هذا يحدث حتى اليوم، بشكل غير محسوس، مقارنة بوتيرة الحياة على الأرض.
هناك قصة غريبة عن اسم مجرتنا. يعتقد العلماء أن اسم درب التبانة أسطوري. وهذه محاولة لربط موقع النجوم في سمائنا بالأسطورة اليونانية القديمة عن والد الآلهة كرونوس الذي التهم أبناءه. أما الطفل الأخير، الذي واجه نفس المصير الحزين، فقد تبين أنه كان نحيفاً وتم تسليمه إلى الممرضة لتسمينه. أثناء التغذية، سقطت بقع الحليب في السماء، مما أدى إلى إنشاء درب الحليب. بعد ذلك، اتفق العلماء وعلماء الفلك في جميع الأوقات والشعوب على أن مجرتنا تشبه بالفعل طريق الحليب.
درب التبانة حاليا في منتصف دورة تطورها. بمعنى آخر، الغاز الكوني والمواد اللازمة لتكوين النجوم الجديدة آخذة في النفاد. النجوم الحاليون ما زالوا صغارًا جدًا. وكما في قصة الشمس، التي قد تتحول إلى عملاق أحمر خلال 6-7 مليارات سنة، فإن أحفادنا سوف يلاحظون تحول النجوم الأخرى والمجرة بأكملها إلى التسلسل الأحمر.
قد تتوقف مجرتنا عن الوجود نتيجة لكارثة عالمية أخرى. وتركزت موضوعات الأبحاث في السنوات الأخيرة على الالتقاء المرتقب لمجرة درب التبانة مع أقرب جيراننا، مجرة المرأة المسلسلة، في المستقبل البعيد. ومن المحتمل أن تنقسم مجرة درب التبانة إلى عدة مجرات صغيرة بعد الالتقاء بمجرة المرأة المسلسلة. وعلى أية حال، سيكون هذا هو السبب في ظهور نجوم جديدة وإعادة تنظيم الفضاء الأقرب إلينا. لا يسعنا إلا أن نخمن ما سيكون عليه مصير الكون ومجرتنا في المستقبل البعيد.
المعلمات الفيزيائية الفلكية لمجرة درب التبانة
من أجل تخيل كيف تبدو درب التبانة على نطاق كوني، يكفي أن ننظر إلى الكون نفسه ومقارنة أجزائه الفردية. مجرتنا جزء من مجموعة فرعية، والتي بدورها جزء من المجموعة المحلية، وهي تشكيل أكبر. هنا تجاور مدينتنا الكونية مجرتي المرأة المسلسلة والمثلث. ويحيط بالثلاثي أكثر من 40 مجرة صغيرة. تعد المجموعة المحلية بالفعل جزءًا من تكوين أكبر وهي جزء من مجموعة برج العذراء الفائقة. يجادل البعض بأن هذه مجرد تخمينات تقريبية حول مكان وجود مجرتنا. حجم التكوينات هائل جدًا لدرجة أنه يكاد يكون من المستحيل تخيله كله. اليوم نعرف المسافة إلى أقرب المجرات المجاورة. الأجسام الأخرى في الفضاء السحيق بعيدة عن الأنظار. وجودهم مسموح به نظريًا ورياضيًا فقط.
أصبح موقع المجرة معروفًا فقط بفضل الحسابات التقريبية التي حددت المسافة إلى أقرب جيرانها. أقمار درب التبانة هي مجرات قزمة - سحابتي ماجلان الصغيرة والكبيرة. في المجموع، وفقا للعلماء، هناك ما يصل إلى 14 مجرة تابعة تشكل مرافقة للمركبة العالمية المسماة درب التبانة.
أما بالنسبة للعالم المرئي، فهناك اليوم معلومات كافية حول شكل مجرتنا. تم تجميع النموذج الحالي، ومعه خريطة درب التبانة، على أساس الحسابات الرياضية، والبيانات التي تم الحصول عليها نتيجة للملاحظات الفيزيائية الفلكية. كل جسم كوني أو جزء من المجرة يأخذ مكانه. إنه كما هو الحال في الكون، فقط على نطاق أصغر. إن المعلمات الفيزيائية الفلكية لمدينتنا الكونية مثيرة للاهتمام ومثيرة للإعجاب.
مجرتنا هي مجرة حلزونية قضيبية، تم تحديدها على الخرائط النجمية بواسطة المؤشر SBbc. ويبلغ قطر قرص مجرة درب التبانة حوالي 50-90 ألف سنة ضوئية أو 30 ألف فرسخ فلكي. وللمقارنة فإن نصف قطر مجرة المرأة المسلسلة يبلغ 110 ألف سنة ضوئية بمقياس الكون. لا يمكن للمرء إلا أن يتخيل مدى جارتنا أكبر من مجرة درب التبانة. إن أحجام المجرات القزمة الأقرب إلى درب التبانة أصغر بعشرات المرات من أحجام مجرتنا. يبلغ قطر سحب ماجلان 7-10 آلاف سنة ضوئية فقط. هناك حوالي 200-400 مليار نجم في هذه الدورة النجمية الضخمة. يتم جمع هذه النجوم في مجموعات وسدم. جزء كبير منها هو أذرع مجرة درب التبانة، التي يقع في أحدها نظامنا الشمسي.
وكل شيء آخر عبارة عن مادة مظلمة، وسحب من الغاز الكوني وفقاعات تملأ الفضاء بين النجوم. كلما اقتربنا من مركز المجرة، زاد عدد النجوم، وأصبح الفضاء الخارجي أكثر ازدحاما. تقع شمسنا في منطقة من الفضاء تتكون من أجسام فضائية أصغر تقع على مسافة كبيرة من بعضها البعض.
تبلغ كتلة مجرة درب التبانة 6×1042 كجم، وهي أكبر بتريليونات المرات من كتلة شمسنا. تقع جميع النجوم التي تسكن بلدنا النجمي تقريبًا في مستوى قرص واحد يبلغ سمكه وفقًا لتقديرات مختلفة 1000 سنة ضوئية. ليس من الممكن معرفة الكتلة الدقيقة لمجرتنا، لأن معظم الطيف المرئي للنجوم مخفي عنا بواسطة أذرع مجرة درب التبانة. بالإضافة إلى ذلك، فإن كتلة المادة المظلمة، التي تشغل مساحات شاسعة بين النجوم، غير معروفة.
المسافة من الشمس إلى مركز مجرتنا هي 27 ألف سنة ضوئية. كونها على المحيط النسبي، تتحرك الشمس بسرعة حول مركز المجرة، وتكمل ثورة كاملة كل 240 مليون سنة.
يبلغ قطر مركز المجرة 1000 فرسخ فلكي ويتكون من نواة ذات تسلسل مثير للاهتمام. مركز النواة له شكل انتفاخ، حيث تتركز أكبر النجوم ومجموعة من الغازات الساخنة. هذه المنطقة هي التي تطلق كمية هائلة من الطاقة، والتي هي في المجموع أكبر من تلك المنبعثة من مليارات النجوم التي تشكل المجرة. هذا الجزء من النواة هو الجزء الأكثر نشاطًا والأكثر سطوعًا في المجرة. يوجد عند أطراف النواة جسر، وهو بداية أذرع مجرتنا. ينشأ مثل هذا الجسر نتيجة لقوة الجاذبية الهائلة الناجمة عن سرعة دوران المجرة نفسها.
وبالنظر إلى الجزء المركزي من المجرة، فإن الحقيقة التالية تبدو متناقضة. لم يتمكن العلماء لفترة طويلة من فهم ما يوجد في وسط درب التبانة. اتضح أنه في وسط دولة نجمية تسمى درب التبانة يوجد ثقب أسود هائل يبلغ قطره حوالي 140 كم. هناك تذهب معظم الطاقة التي يطلقها قلب المجرة، وفي هذه الهاوية التي لا نهاية لها تذوب النجوم وتموت. يشير وجود ثقب أسود في مركز مجرة درب التبانة إلى أن جميع عمليات التكوين في الكون يجب أن تنتهي يومًا ما. ستتحول المادة إلى مادة مضادة وسيحدث كل شيء مرة أخرى. كيف سيتصرف هذا الوحش في ملايين ومليارات السنين، الهاوية السوداء صامتة، مما يدل على أن عمليات امتصاص المادة تكتسب القوة فقط.
يمتد الذراعان الرئيسيان للمجرة من المركز - درع القنطور ودرع بيرسيوس. وقد حصلت هذه التشكيلات الهيكلية على أسمائها من الأبراج الموجودة في السماء. بالإضافة إلى الأذرع الرئيسية، فإن المجرة محاطة بخمسة أذرع ثانوية أخرى.
المستقبل القريب والبعيد
تنطلق الأذرع، التي ولدت من قلب مجرة درب التبانة، في شكل حلزوني، وتملأ الفضاء الخارجي بالنجوم والمواد الكونية. من المناسب هنا التشبيه بالأجسام الكونية التي تدور حول الشمس في نظامنا النجمي. كتلة ضخمة من النجوم، الكبيرة والصغيرة، والمجموعات والسدم، والأجسام الكونية ذات الأحجام والطبيعة المختلفة، تدور على دائري عملاق. كلهم يخلقون صورة رائعة للسماء المرصعة بالنجوم، والتي كان الناس ينظرون إليها منذ آلاف السنين. عند دراسة مجرتنا عليك أن تعلم أن النجوم في المجرة تعيش وفق قوانينها الخاصة، فهي اليوم في أحد أذرع المجرة، وغداً ستبدأ رحلتها في الاتجاه الآخر، تاركة ذراعاً وتطير إلى أخرى .
الأرض في مجرة درب التبانة ليست الكوكب الوحيد المناسب للحياة. هذا مجرد جسيم من الغبار بحجم الذرة، ضائع في عالم النجوم الشاسع لمجرتنا. يمكن أن يكون هناك عدد كبير من هذه الكواكب الشبيهة بالأرض في المجرة. يكفي أن نتخيل عدد النجوم التي تمتلك بطريقة أو بأخرى أنظمة كوكبية نجمية خاصة بها. وقد تكون حياة أخرى بعيدة، عند حافة المجرة، على بعد عشرات الآلاف من السنين الضوئية، أو على العكس من ذلك، موجودة في مناطق مجاورة مخفية عنا بأذرع درب التبانة.
يقول علماء الفلك أنه بالعين المجردة يمكن للإنسان أن يرى حوالي 4.5 ألف نجم. وهذا على الرغم من حقيقة أنه لم يتم الكشف أمام أعيننا إلا عن جزء صغير من إحدى أكثر الصور المدهشة والمجهولة الهوية في العالم: يوجد في مجرة درب التبانة وحدها أكثر من مائتي مليار جرم سماوي (العلماء لديهم الفرصة لمراقبتها) مليارين فقط).
درب التبانة هي مجرة حلزونية قضيبية، تمثل نظامًا نجميًا ضخمًا مرتبطًا بالجاذبية في الفضاء. إلى جانب مجرتي المرأة المسلسلة والمثلث المجاورتين وأكثر من أربعين مجرة قزمة تابعة، فهي جزء من عنقود العذراء العملاق.
يتجاوز عمر مجرة درب التبانة 13 مليار سنة، وفي هذه الفترة تشكلت فيها من 200 إلى 400 مليار نجم وكوكبة، أكثر من ألف سحابة غازية ضخمة وعناقيد وسدم. إذا نظرت إلى خريطة الكون، يمكنك أن ترى أن درب التبانة معروضة عليها على شكل قرص يبلغ قطره 30 ألف فرسخ فلكي (1 فرسخ فلكي يساوي 3.086 * 10 أس 13 كيلومترًا) ويبلغ متوسط سمكها حوالي ألف سنة ضوئية (في سنة ضوئية واحدة ما يقرب من 10 تريليون كيلومتر).
ويجد علماء الفلك صعوبة في الإجابة على مقدار وزن المجرة بالضبط، حيث أن معظم الوزن لا يوجد في الأبراج، كما كان يعتقد سابقا، ولكن في المادة المظلمة، التي لا تنبعث منها أو تتفاعل مع الإشعاع الكهرومغناطيسي. ووفقا لحسابات تقريبية للغاية، يتراوح وزن المجرة من 5*1011 إلى 3*1012 كتلة شمسية.
مثل كل الأجرام السماوية، تدور مجرة درب التبانة حول محورها وتتحرك حول الكون. ويجب الأخذ في الاعتبار أنه عند التحرك، تصطدم المجرات ببعضها البعض باستمرار في الفضاء، والمجرات ذات الأحجام الأكبر تمتص الأصغر منها، ولكن إذا تطابقت أحجامها، يبدأ تكوين النجوم النشط بعد الاصطدام.
وهكذا، يقترح علماء الفلك أنه خلال 4 مليارات سنة، ستصطدم مجرة درب التبانة في الكون بمجرة المرأة المسلسلة (تقتربان من بعضهما البعض بسرعة 112 كم/ثانية)، مما يتسبب في ظهور كوكبات جديدة في الكون.
أما بالنسبة للحركة حول محورها، فإن مجرة درب التبانة تتحرك بشكل غير متساو وحتى فوضوي في الفضاء، حيث أن كل نظام نجمي أو سحابة أو سديم يقع فيها، له سرعته الخاصة ومداراته بأنواعها وأشكالها المختلفة.
هيكل المجرة
إذا نظرت عن كثب إلى خريطة الفضاء، يمكنك أن ترى أن درب التبانة مضغوط جدًا في المستوى ويبدو وكأنه "صحن طائر" (يقع النظام الشمسي على حافة النظام النجمي تقريبًا). تتكون مجرة درب التبانة من نواة وقضيب وقرص وأذرع حلزونية وتاج.
جوهر
يقع النواة في كوكبة القوس، حيث يوجد مصدر للإشعاع غير الحراري، وتبلغ درجة حرارته حوالي عشرة ملايين درجة - وهي ظاهرة مميزة فقط لنواة المجرات. يوجد في وسط النواة تكاثف - انتفاخ يتكون من عدد كبير من النجوم القديمة التي تتحرك في مدار ممدود، والعديد منها في نهاية دورة حياتها.
لذلك، منذ بعض الوقت، اكتشف علماء الفلك الأمريكيون منطقة تبلغ مساحتها 12 × 12 فرسخًا فلكيًا، تتكون من كوكبات ميتة ومحتضرة.
يوجد في مركز النواة ثقب أسود فائق الضخامة (منطقة في الفضاء الخارجي تتمتع بجاذبية قوية لدرجة أنه حتى الضوء غير قادر على تركها)، ويدور حولها ثقب أسود أصغر. يمارسون معًا تأثيرًا جاذبيًا قويًا على النجوم والأبراج القريبة، مما يجعلهم يتحركون على طول مسارات غير معتادة بالنسبة للأجرام السماوية في الكون.
كما يتميز مركز درب التبانة بتركيز قوي للغاية من النجوم، والمسافة بينها أقل بعدة مئات المرات من محيطها. إن سرعة حركة معظمها مستقلة تمامًا عن مدى بعدها عن المركز، وبالتالي فإن متوسط سرعة الدوران يتراوح من 210 إلى 250 كم/ثانية.
سترة او قفاز او لاعب قفز
ويعبر الجسر، الذي يبلغ حجمه 27 ألف سنة ضوئية، الجزء المركزي من المجرة بزاوية 44 درجة على الخط التقليدي بين الشمس ونواة درب التبانة. وتتكون بشكل أساسي من نجوم حمراء قديمة (حوالي 22 مليون)، وتحيط بها حلقة من الغاز تحتوي على معظم الهيدروجين الجزيئي، وهي بالتالي المنطقة التي تتشكل فيها النجوم بأعداد كبيرة. وفقا لإحدى النظريات، يحدث مثل هذا التكوين النجمي النشط في الجسر لأنه يمرر الغاز من خلاله، والذي تولد منه الأبراج.
القرص
درب التبانة عبارة عن قرص يتكون من الأبراج والسدم الغازية والغبار (يبلغ قطرها حوالي 100 ألف سنة ضوئية وسمكها عدة آلاف). يدور القرص بشكل أسرع بكثير من الإكليل الموجود عند أطراف المجرة، بينما تكون سرعة الدوران على مسافات مختلفة من النواة غير متساوية وفوضوية (تتراوح من الصفر في النواة إلى 250 كم/ساعة على مسافة 2 منها ألف سنة ضوئية). وتتركز سحب الغاز، وكذلك النجوم والأبراج الشابة، بالقرب من مستوى القرص.
توجد على الجانب الخارجي من درب التبانة طبقات من الهيدروجين الذري، تمتد في الفضاء على بعد ألف ونصف سنة ضوئية من الحلزونات الخارجية. على الرغم من حقيقة أن هذا الهيدروجين أكثر سمكًا بعشر مرات من مركز المجرة، إلا أن كثافته أقل بعدة مرات. وفي أطراف مجرة درب التبانة، تم اكتشاف تراكمات غازية كثيفة تصل درجة حرارتها إلى 10 آلاف درجة مئوية، وتتجاوز أبعادها عدة آلاف من السنين الضوئية.
الأكمام الحلزونية
مباشرة خلف حلقة الغاز توجد خمسة أذرع حلزونية رئيسية للمجرة، يتراوح حجمها من 3 إلى 4.5 ألف فرسخ فلكي: الدجاجة، وبيرسيوس، وأوريون، والقوس، والقنطور (تقع الشمس في الجانب الداخلي لذراع أوريون). . يقع الغاز الجزيئي بشكل غير متساو في الذراعين ولا يطيع دائمًا قواعد دوران المجرة، مما يؤدي إلى حدوث أخطاء.
تاج
تظهر هالة درب التبانة على شكل هالة كروية تمتد من خمس إلى عشر سنوات ضوئية خارج المجرة. تتكون الهالة من مجموعات كروية، وأبراج، ونجوم فردية (معظمها قديمة ومنخفضة الكتلة)، ومجرات قزمة، وغاز ساخن. وتتحرك جميعها حول النواة في مدارات طويلة، في حين أن دوران بعض النجوم يكون عشوائيًا للغاية لدرجة أنه حتى سرعة النجوم القريبة يمكن أن تختلف بشكل كبير، لذا فإن الإكليل يدور ببطء شديد.
وبحسب إحدى الفرضيات، فإن الإكليل نشأ نتيجة امتصاص مجرات أصغر حجما من قبل مجرة درب التبانة، وبالتالي فهو بقاياها. ووفقا للبيانات الأولية، فإن عمر الهالة يتجاوز اثني عشر مليار سنة وهو نفس عمر درب التبانة، وبالتالي فإن تكوين النجوم هنا قد اكتمل بالفعل.
الفضاء النجمي
إذا نظرت إلى السماء المرصعة بالنجوم ليلاً، فيمكن رؤية درب التبانة من أي مكان على الكرة الأرضية على شكل شريط من اللون الفاتح (بما أن نظامنا النجمي يقع داخل ذراع أوريون، فلا يمكن الوصول إلا إلى جزء من المجرة المعاينة).
وتظهر خريطة درب التبانة أن شمسنا تقع تقريبا على قرص المجرة، عند حافتها القصوى، وتبلغ بعدها عن النواة من 26-28 ألف سنة ضوئية. بالنظر إلى أن الشمس تتحرك بسرعة حوالي 240 كم / ساعة، للقيام بدورة واحدة، فإنها تحتاج إلى قضاء حوالي 200 مليون سنة (طوال فترة وجودها بأكملها، لم يطير نجمنا حول المجرة ثلاثين مرة).
ومن المثير للاهتمام أن كوكبنا يقع في دائرة كوروتيشن - وهو مكان تتزامن فيه سرعة دوران النجوم مع سرعة دوران الأذرع، لذلك لا تترك النجوم هذه الأذرع أو تدخلها أبدًا. وتتميز هذه الدائرة بارتفاع مستوى الإشعاع، لذلك يُعتقد أن الحياة لا يمكن أن تنشأ إلا على الكواكب التي يوجد بالقرب منها عدد قليل جدًا من النجوم.
تنطبق هذه الحقيقة أيضًا على أرضنا. كونها على الهامش، فهي تقع في مكان هادئ إلى حد ما في المجرة، وبالتالي لم تخضع لعدة مليارات من السنين تقريبًا للكوارث العالمية التي يكون الكون غنيًا بها. ولعل هذا هو أحد الأسباب الرئيسية التي جعلت الحياة قادرة على النشوء والبقاء على كوكبنا.