الكون المجري. الأبعاد الحقيقية للفضاء أو عدد المجرات الموجودة في الكون

هذه هي مجرتنا - درب التبانة. عمرها حوالي 12 مليار سنة. المجرة عبارة عن قرص ضخم ذو أذرع حلزونية عملاقة وانتفاخ في المركز. هناك عدد لا يحصى من هذه المجرات في الفضاء. - أولًا، المجرة عبارة عن مجموعة كبيرة من النجوم. في المتوسط، يحتوي على مائة مليار نجم. هذه حاضنة نجمية حقيقية - المكان الذي تولد فيه النجوم وتموت فيه. تظهر النجوم في إحدى المجرات وسط سحب من الغبار والغاز، تسمى بالسدم.

أمامنا "أعمدة الخلق" في سديم النسر - حاضنة النجوم في قلب مجرة ​​درب التبانة. تحتوي مجرتنا على مليارات النجوم، والعديد منها محاط بالكواكب أو الأقمار. لفترة طويلة، كنا نعرف القليل جدًا عن المجرات. قبل مائة عام، اعتقدت البشرية أن مجرة ​​درب التبانة هي المجرة الوحيدة. أطلق عليها العلماء اسم "جزيرتنا في الكون". المجرات الأخرى لم تكن موجودة بالنسبة لهم. لكن في عام 1924، غيّر عالم الفلك إدوين هابل الفكرة العامة. ورصد هابل الفضاء باستخدام التلسكوب الأكثر تقدما في عصره، والذي يبلغ قطر عدسته 254 سنتيمترا، والموجود في مرصد جبل ويلسون بالقرب من لوس أنجلوس. وفي أعماق سماء الليل، رأى سحبًا غامضة من الضوء كانت بعيدة جدًا عنا. توصل العالم إلى استنتاج مفاده أن هذه ليست نجومًا فردية، بل مدن نجمية بأكملها، وهي مجرات تقع بعيدًا عن مجرة ​​درب التبانة. - تعرض علماء الفلك لصدمة زمانية حقيقية. في عام واحد فقط، انتقلنا من الكون داخل مجرة ​​درب التبانة إلى كون مليارات المجرات من هذا القبيل. حقق هابل أحد أعظم الاكتشافات في علم الفلك. لا توجد مجرة ​​واحدة فقط في الفضاء، بل هناك عدد كبير من المجرات. تمتلك مجرتنا بنية دوامية، ولها ذراعان حلزونيان، وتحتوي على حوالي 160 مليون نجم. Galaxy M 87 عبارة عن قطع ناقص عملاق. وهي واحدة من أقدم المجرات في الكون، والنجوم الموجودة بداخلها تبعث ضوءًا ذهبيًا.

وهذه هي مجرة ​​السومبريرو، في وسطها نواة مضيئة ضخمة، محاطة بحلقة من الغاز والغبار. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- المجرات رائعة. بمعنى أنها تمثل الوحدة الأساسية للكون. إنها مثل عجلات الفانوس العملاقة التي تدور في الفضاء. هذه ألعاب نارية حقيقية خلقتها الطبيعة نفسها. المجرات ضخمة - عمالقة حقيقيون. على الأرض، تُقاس المسافة بالكيلومترات؛ أما في الفضاء، فيستخدم علماء الفلك وحدة الطول "السنة الضوئية" - المسافة التي يقطعها الضوء في عام واحد. ويساوي تقريباً تسعة ونصف تريليون كيلومتر. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- نبعد عن مركز مجرتنا 25 ألف سنة ضوئية، ويبلغ قطرها 100 ألف سنة ضوئية. ولكن حتى مع هذه الأبعاد المثيرة للإعجاب، فهي مجرد بقعة صغيرة في مساحات شاسعة من الفضاء. تبدو مجرة ​​درب التبانة ضخمة بالنسبة لنا. ولكن بالمقارنة مع المجرات الأخرى في الكون، فهي صغيرة جدًا. أقرب جارتنا المجرية، سديم المرأة المسلسلة، يصل قطرها إلى 200 ألف سنة ضوئية، أي ضعف حجم مجرتنا درب التبانة. M 87 هي أكبر مجرة ​​إهليلجية في الفضاء القريب. إنها أكبر بكثير من أندروميدا، لكنها تبدو صغيرة جدًا بالمقارنة مع العملاق الآخر M 87. IC 10 11 يبلغ عرضه 6 ملايين سنة ضوئية. هذه هي أكبر مجرة ​​معروفة. وهي أكبر بـ 60 مرة من مجرة ​​درب التبانة. لذلك نحن نعلم أن المجرات ضخمة، وهي موجودة في كل مكان. ولكن من أين أتوا؟ البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- من أهم الأسئلة في الفيزياء الفلكية هو أصل المجرات. ما زلنا لا نملك إجابة دقيقة على هذا. بدأ الكون بالانفجار الكبير، الذي حدث منذ حوالي 13.7 مليار سنة، وكان مرحلة شديدة الحرارة وكثيفة للغاية. نحن نعلم أنه لم يكن من الممكن وجود شيء مثل المجرات في ذلك الوقت. لذلك يمكننا القول أنهم ظهروا في فجر الكون. لتكوين النجوم، تحتاج إلى الجاذبية. لتوحيد النجوم في المجرات، هناك حاجة إلى المزيد. ظهرت النجوم الأولى بعد 200 مليون سنة فقط من الانفجار الكبير. ثم سحبتهم الجاذبية معًا. هكذا ظهرت المجرات الأولى. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- إذا نظرت بشكل أعمق إلى الفضاء بمساعدة هابل، يمكنك رؤية بقع صغيرة لا تشبه المجرات الموجودة. هذه البقع الغامضة من الضوء، مجموعات الملايين، مليارات النجوم التي كانت قد بدأت للتو في الاتحاد. هذه البقع الخافتة هي أقدم المجرات. لقد تشكلت بعد حوالي مليار سنة من بداية الكون. بعد هذا الوقت، أصبح هابل عاجزًا. إذا أردنا استكشاف طبقات أعمق من الماضي، فنحن بحاجة إلى تلسكوب مختلف. أكثر من تلك التي يمكن إطلاقها إلى الفضاء. الآن لدينا واحد في الصحراء العالية في شمال تشيلي. اسمه AST - تلسكوب أتاكاما الفضائي. يقع هذا أعلى التلسكوبات الأرضية على ارتفاع 5190 مترًا فوق مستوى سطح البحر. - أحب حقًا العمل في AST في الظروف الجوية القاسية. يمكن أن يكون الجو باردًا جدًا هنا وتهب الرياح بشدة. لكن الميزة الكبيرة لعملنا هي أن السماء صافية دائمًا تقريبًا. السماء الصافية ضرورية للانعكاسات الدقيقة لـ AST، والتي تركز على المجرات المبكرة. البروفيسورة سوزان ستاجز، عالمة فيزياء:- باستخدام AST، يمكننا تكبير أجزاء من السماء بدقة مذهلة. يمكننا أيضًا مراقبة تطور الهياكل مثل المجرات وعناقيد المجرات بوضوح شديد للصورة. لا يتعرف ANT على الضوء المرئي، بل يتعرف فقط على الموجات الميكروية الكونية المتبقية من وقت كان عمر الكون فيه عدة مئات الآلاف من السنين. باستخدام هذا التلسكوب، لا يمكنك رؤية المجرات المختلفة فحسب، بل يمكنك أيضًا مراقبة نموها. البروفيسورة سوزان ستاجز، عالمة فيزياء:- أصبحنا قادرين على تتبع عمليات تكوين المجرات وعناقيدها. نرى آثارًا لكل واحد منهم منذ عدة مئات الآلاف من السنين منذ بداية العالم وحتى يومنا هذا. لقد ساعد ANT علماء الفلك على فهم كيفية تطور المجرات منذ بداية الزمن تقريبًا. البروفيسور مايكل شتراوس، عالم الفيزياء الفلكية:- بدأنا في الإجابة على الأسئلة: كيف كانت تبدو المجرات في بداية الخليقة، وهل كانت تشبه المجرات الحديثة، وكيف نمت وتطورت. يراقب علماء الفلك كيف انتقلت المجرات من مجموعات صغيرة من النجوم إلى شبكة الأنظمة النجمية الحالية. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- وفقًا لفهمنا الحالي، تشكل النجوم مجموعات تتحد في المجرات، والتي بدورها تشكل مجموعات من المجرات، وتشكل مجموعات فائقة من المجرات - أكبر وحدات الفضاء اليوم. كانت المجرات المبكرة عبارة عن كتل عديمة الشكل من النجوم والغاز والغبار. اليوم، اتخذت المجرات مظهرًا أنيقًا ومنظمًا. كيف تحولت مجموعات النجوم الفوضوية إلى أنظمة حلزونية إهليلجية رفيعة؟ بمساعدة الجاذبية. قوة الجاذبية توحد النجوم وتتحكم في تطورها المستقبلي. يوجد في مركز معظم المجرات مصدر جاذبية مدمر قوي بشكل لا يصدق. ومجرتنا درب التبانة ليست استثناء. المجرات موجودة منذ أكثر من 12 مليار سنة. نحن نعلم أن هذه الإمبراطوريات الشاسعة من النجوم تتخذ أشكالًا متنوعة، بدءًا من الدوامات الحلزونية وحتى الكرات النجمية الهائلة. ومع ذلك، فإن الكثير من المجرات لا تزال لغزا بالنسبة لنا. البروفيسور مايكل شتراوس، عالم الفيزياء الفلكية:- كيف اكتسبت المجرات شكلها الحالي؟ هل كانت المجرة الحلزونية دائمًا على شكل حلزوني؟ الجواب دائما تقريبا لا. المجرات الشابة هي عبارة عن مجموعات فوضوية من النجوم والغاز والغبار عديمة الشكل. فقط بعد مليارات السنين تتحول إلى هياكل منظمة مثل المجرة الدوامة أو درب التبانة على سبيل المثال. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- مجرة ​​درب التبانة لم تنمو من حبة واحدة، بل من عدة حبات. ما يسمى الآن بمجرة درب التبانة كان في يوم من الأيام يتكون من العديد من التكوينات، والهياكل عديمة الشكل التي اتحدت في كل واحد. تتقارب الهياكل الصغيرة بسبب قوة الجاذبية. إنها تجمع النجوم معًا تدريجيًا. وهي تدور بشكل أسرع فأسرع حتى تأخذ شكل قرص مسطح. ثم تشكل النجوم والغاز أذرعًا حلزونية عملاقة. وقد تكررت هذه العملية مليارات المرات في جميع أنحاء الفضاء. كل مجرة ​​فريدة من نوعها، لكن لديها جميعًا شيء مشترك: أنها تدور حول مركزها. لسنوات، تساءل العلماء: ما هو الشيء القوي الذي يكفي لتغيير سلوك المجرة؟ وأخيرا تم العثور على الجواب. الثقب الأسود. وليس مجرد ثقب أسود، بل ثقب أسود هائل. - أول دليل على وجود الثقوب السوداء الهائلة كان المجرات، التي انفجر من مركزها عمود قوي من الطاقة. وبدا لنا أن هذه الثقوب السوداء كانت تتغذى على الأجسام القريبة. نوع من مثل وليمة عيد الشكر العملاقة. تتغذى الثقوب السوداء الهائلة على الغاز والنجوم. وفي بعض الأحيان يأكلها الثقب الأسود بشراهة شديدة، ويتم رمي الطعام مرة أخرى إلى الفضاء كشعاع من الطاقة النقية. وهذا ما يسمى الكوازار. عندما يرى العلماء نجمًا زائفًا ينطلق من مركز المجرة، فإنهم يعرفون أنه يحتوي على ثقب أسود هائل. ماذا عن مجرتنا؟ بعد كل شيء، ليس لديها كوازار. فهل هذا يعني أنه لا يحتوي على ثقب أسود هائل؟ تحاول أندريا غيز وفريقها اكتشاف ذلك منذ 15 عامًا. البروفيسور أندريا غيز عالم الفلك:- يمكنك معرفة ما إذا كان هناك ثقب أسود هائل في مجرة ​​درب التبانة من خلال حركة النجوم. تدور النجوم مطيعة لقوة الجاذبية، تمامًا مثل الكواكب التي تدور حول الشمس. ومع ذلك، فإن النجوم الواقعة بالقرب من مركز المجرة تكون مخفية بسحب الغبار. لذلك استخدم غيز تلسكوب كيك العملاق في هاواي لرؤية الغبار. وظهرت أمام عينيها صورة غريبة وقاسية. البروفيسور أندريا غيز عالم الفلك:- في مركز مجرتنا، يتم أخذ كل شيء إلى أقصى الحدود. تتحرك الأجسام بسرعة كبيرة، وتندفع النجوم الواحدة تلو الأخرى. كل شيء يغلي، كل شيء يغلي. لن ترى هذا في أي مكان في مجرتنا. بدأت غيز وفريقها بالتقاط صور لبعض النجوم التي تدور بالقرب من مركز المجرة. البروفيسور أندريا غيز عالم الفلك:- وضعنا على أنفسنا مهمة صنع فيديو مع النجوم في وسط المجرة. كان علي التحلي بالصبر والتقاط صورة تلو الأخرى قبل أن تتحرك النجوم. كشفت صور النجوم الدوارة عن شيء مذهل. وكانت سرعة دورانها عدة ملايين كيلومتر في الساعة. البروفيسور أندريا غيز عالم الفلك:- اللحظة الأكثر إثارة في هذه التجربة كانت عندما تلقينا الصورة الثانية وأصبح من الواضح أن النجوم كانت تدور بشكل أسرع بكثير من المعتاد. وهذا يؤكد تمامًا فرضية وجود ثقب أسود هائل.

وكانت الفرضية صحيحة. قامت غيز وفريقها بتتبع مسار النجوم وحسبوا مواقعهم من مركز دورانهم. هناك شيء واحد فقط قوي بما يكفي لتدوير النجوم الضخمة حول نفسه: الثقب الأسود الهائل. البروفيسور أندريا غيز عالم الفلك:- قوة الجاذبية للثقب الأسود الهائل هي وحدها التي تسبب دوران النجوم. أصبحت مساراتهم دليلاً على وجود ثقب أسود هائل في مركز مجرتنا. الثقب الأسود الموجود في مركز مجرة ​​درب التبانة ضخم. ويبلغ عرضها 24 مليون كيلومتر. هل هناك خطر على كوكبنا؟ البروفيسور أندريا غيز عالم الفلك:- ليس هناك أدنى خطر من أن يمتصنا ثقب أسود هائل. انها بعيدة جدا عنا.

ويقع كوكب الأرض على بعد 25 ألف سنة ضوئية من الثقب الأسود الموجود في مركز مجرة ​​درب التبانة. هذا هو عدة مليارات من الكيلومترات، وبالتالي فإن الأرض آمنة. الوداع. يمكن أن تكون الثقوب السوداء الهائلة مصدرًا لجاذبية قوية. لكن ليس لديهم القوة الكافية للحفاظ على الاتصال بين أجسام المجرة. وفقا لجميع قوانين الفيزياء، يجب أن تتحلل المجرات. لماذا لا يحدث هذا؟ هناك قوة في الفضاء أكبر من الثقب الأسود الهائل. لا يمكن رؤيته ويكاد يكون من المستحيل حسابه. لكنها موجودة، وتسمى المادة المظلمة، وهي موجودة في كل مكان. اكتشف علماء الفلك أنه يوجد في وسط المجرات ثقوب سوداء هائلة الحجم تجذب النجوم بسرعات عالية. لكن الثقوب السوداء ليست قوية بما يكفي لربط جميع نجوم المجرة العملاقة في كل واحد. أي نوع من القوة هذا؟ وظل الأمر لغزا حتى اقترح أحد العلماء المستقلين أننا نتعامل مع شيء غير معروف. في الثلاثينيات من القرن العشرين، تساءل عالم الفلك السويسري فريتز زويكي عن سبب عدم اضمحلال المجرات. ووفقا لحساباته، فإنها لا تولد قوة جاذبية كافية، وبالتالي، يجب أن تنتشر في جميع أنحاء الفضاء. قال: «إني أرى بأم عيني أنهم لا يتفرقون، بل يلتصقون ببعضهم جماعة كثيفة. هذا يعني أن هناك شيئًا ما يمنعهم من الانهيار. لكن قوة الجذب الخاصة بهم ليست قوية بما يكفي للقيام بذلك. لذلك، أستنتج أن هناك شيئًا غير معروف للبشرية، شيئًا لا يمكن تصوره. لقد أعطاها اسمًا - المادة المظلمة. كان مثل الوحي الإلهي. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- كان فريتز زويكي متقدمًا على عصره بعدة عقود، وبالطبع، واجه سوء فهم بين زملائه الفلكيين. ولكن في نهاية المطاف، كان على حق. إذا كان ما أسماه زويكي بالمادة المظلمة يوحد المجرات في مجموعات، فربما يمنع أيضًا المجرات الفردية من الانهيار. ولاختبار ذلك، قام العلماء ببناء مجرات افتراضية على جهاز كمبيوتر باستخدام نجوم افتراضية وجاذبية افتراضية. - لقد صنعنا نموذجًا للمجرة، وسكنناها بنجوم في مدارات على شكل قرص مسطح. تمامًا مثل مجرتنا. وقرروا أنهم خلقوا المجرة المثالية. تساءلنا عما إذا كان سيصبح دوامة أو أي شيء آخر. لكن كل مجراتنا كانت تنهار. ولم تكن هذه المجرة تتمتع بالجاذبية الكافية لتبقى كيانا واحدا، لذا أضافها أوستريكر إلى جانب المادة المظلمة الافتراضية. البروفيسور جيريمي أوستريكر، عالم الفيزياء الفلكية:- وبطبيعة الحال، أردنا تجربتها، فقد حلت المشكلة. كل شيء على ما يرام. وتبين أن قوة جاذبية المادة المظلمة هي القوة الملزمة للمجرة. البروفيسور جيريمي أوستريكر، عالم الفيزياء الفلكية:- تلعب المادة المظلمة دور سقالة المجرة. وبمساعدتها، يتم تثبيت المجرات في مكانها ولا تنقسم إلى أجسام منفصلة. يقترح العلماء الآن أن المادة المظلمة لا تدعم المجرة فحسب، بل تعطي قوة دافعة لولادتها. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- نعتقد أن أولى مجموعات المادة المظلمة ظهرت نتيجة الانفجار الكبير. وبعد مرور بعض الوقت، أصبحت هذه المجموعات واضحة - الحبوب التي نمت منها المجرات. لكن العلماء ما زالوا لا يعرفون ما هي المادة المظلمة. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- تبقى المادة المظلمة شيئًا لا يمكن تفسيره. نحن لا نفهم جوهرها. لكنها بالتأكيد مصنوعة من مادة مختلفة... البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- ... من أنت وأنا. لا يمكنك الاتكاء عليه، ولا يمكنك لمسه. ربما هو في كل مكان حولنا، مثل الشبح الذي يمر من خلالك، وكأنك غير موجود على الإطلاق. قد لا نعرف شيئًا عن المادة المظلمة، لكن الكون مليء بها. الدكتور أندرو بنسون عالم الفيزياء الفلكية:- وزن المادة المظلمة يعادل على الأقل ستة أضعاف وزن الكون من المادة العادية، أي التي منها خلقنا جميعا، والتي بدونها يستحيل تصور السير الطبيعي لقوانين الكون. ومع ذلك، هذه القوانين تعمل. اتضح أن المادة المظلمة موجودة بالفعل. ومؤخراً تم اكتشاف آثار له في الفضاء السحيق. ساعدت ملاحظات تأثيره على سلوك الضوء في الإدلاء بهذا البيان. مسار الشعاع منحني. وتسمى هذه الظاهرة عدسة الجاذبية.

دكتور أندرو بنسون عالم الفيزياء الفلكية: - عدسة الجاذبية تسمح لنا بتحديد وجود المادة المظلمة. كيف يعمل؟ تخيل أن شعاعًا من الضوء قادم من مجرة ​​بعيدة يطير نحونا. وإذا تمت مصادفة تراكمات كبيرة من المادة المظلمة على طول مسارها، فإن مسارها سوف يدور حول المادة المظلمة تحت تأثير الجاذبية. وإذا نظرت إلى أعماق الفضاء من خلال تلسكوب هابل، فإن شكل بعض المجرات يبدو مشوهاً ومستطيلاً.

يحدث هذا لأن المادة المظلمة تشوه الصورة. إنها تضعه نوعًا ما في حوض مائي دائري. الدكتور أندرو بنسون عالم الفيزياء الفلكية:- من خلال تحليل الخطوط العريضة لهذه المجرات ودرجة التشويه، من الممكن حساب كمية المادة المظلمة فيها بدقة معينة. لقد أصبح من الواضح الآن أن المادة المظلمة جزء لا يتجزأ من الكون. لقد كان موجودًا منذ بداية الزمن ويؤثر على كل شيء وفي كل مكان. فهو يخلق الظروف الملائمة لولادة المجرات ويمنعها من الاضمحلال. إنها غير مرئية بالعين المجردة، ولا يتم حسابها بالأدوات، ولكن مع ذلك، فإن المادة المظلمة هي عشيقة الكون. يبدو أن المجرات موجودة بشكل منفصل. هناك بالفعل تريليونات الكيلومترات بينهما، ولكن، مع ذلك، فإن المجرات متحدة في مجموعات، مجموعات من المجرات. تشكل مجموعات المجرات مجموعات فائقة، والتي تشمل عشرات الآلاف من المجرات. أين مرتبة مجرتنا درب التبانة بينهم؟ البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- يُظهر المخطط العام للفضاء أن مجرتنا جزء من مجموعة صغيرة تضم حوالي ثلاثين مجرة. مجرتنا درب التبانة وسديم المرأة المسلسلة هما الأكبر فيها. ولكن على نطاق أوسع، نحن مجرد جزء صغير من مجموعة كبيرة من المجرات تسمى برج العذراء. يقوم العلماء حاليًا بتجميع خريطة عامة للكون وتحديد مواقع مجموعات المجرات والمجموعات العملاقة. هذا هو مرصد أباتشي بوينت في نيو مكسيكو، الذي يعد موطنًا لمسح سلون الرقمي للسماء. إنه مجرد تلسكوب صغير، لكن لديه مهمة فريدة من نوعها. يُنتج مسح سلون الرقمي أول خريطة نجمية ثلاثية الأبعاد. سيسمح لنا بتحديد الموقع الدقيق لعشرات الملايين من المجرات. وللقيام بذلك، يبحث مسح سلون عن مجرات بعيدة عن مجرة ​​درب التبانة. فهو يحدد موقع المجرة بدقة، ويتم تسجيل هذه المعلومات على أقراص الألومنيوم. - يبلغ عرض أقراص الألومنيوم هذه حوالي 30 بوصة، وتحتوي على 640 فتحة، كل منها مصمم للكائن المطلوب في الفضاء. الأجسام الفضائية هي المجرات. يمر الضوء من المجرة عبر الفتحة ثم على طول كابل الألياف الضوئية. وبهذه الطريقة، يمكن تسجيل معلومات حول مسافة وموقع آلاف المجرات ورسمها على خريطة ثلاثية الأبعاد. دان لونج، مهندس في Sloan Digital Sky Survey:- نحدد الخطوط العريضة لها، وتكوينها، وكذلك مدى انتشارها بالتساوي في جميع أنحاء الفضاء الخارجي. كل هذا مهم جدًا لعلم الفلك لفهم قوانين الكون.

وهنا نرى ثمار عملهم: أكبر خريطة ثلاثية الأبعاد موجودة اليوم. تُظهر الخريطة أشياءً لم تُرى من قبل: مجموعات كاملة ومجموعات مجرية فائقة. وتستمر صورة العالم في التوسع. نرى أن العناقيد المجرية الفائقة تشكل سلاسل - خيوط. وجد مسح سلون عرضًا يبلغ 1.4 مليار سنة ضوئية. كان يطلق عليه سور سلون العظيم. هذا هو أكبر هيكل منفرد تم اكتشافه في تاريخ العلم.

دان لونج، مهندس في Sloan Digital Sky Survey: "إنك تشعر بضخامة هذا الفضاء. إن العناقيد والخيوط وكل من هذه الكتل الصغيرة من الضوء هي مجرات ضخمة. ليست النجوم، بل مجرات بأكملها، وهناك المئات والآلاف منها حولنا. يُظهر مسح سلون جغرافيا المجرة على نطاق واسع. ذهب العلماء أبعد من ذلك. لقد بنوا الكون بأكمله في جهاز كمبيوتر فائق القوة. وهنا لا يمكنك رؤية المجرات الفردية، ومن الصعب حتى تحديد مجموعاتها. على الشاشة، يمكنك فقط رؤية مجموعات المجرات الفائقة التي تشكل شبكة كونية عملاقة من الخيوط.

البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية: - إذا نظرت عن كثب إلى الصورة واسعة النطاق للفضاء، يمكنك تمييز نمط من الخيوط، وهي شبكة كونية تتكون من المجرات وعناقيدها التي تمتد في آلاف الاتجاهات المختلفة. ومن هذه النقطة، يشبه الفضاء إسفنجة عملاقة في بنيته. يحتوي كل خيط على ملايين العناقيد المجرية، وجميعها متصلة بالمادة المظلمة. يُظهر نموذج الكمبيوتر هذا المادة المظلمة التي تسطع من خلال تشابك الخيوط. الدكتور أندرو بنسون عالم الفيزياء الفلكية:- تؤثر المادة المظلمة على موقع المجرة في الكون. انظر إلى المجرات: فهي ليست منتشرة بشكل عشوائي في جميع أنحاء الفضاء. ويتجمعون في مجموعات صغيرة، مما يشير مرة أخرى إلى حجم توزيع المادة المظلمة. تدعم المادة المظلمة البنية الكلية للفضاء بأكملها. فهو يربط المجرات في مجموعات، والتي بدورها تشكل مجموعات فائقة. يتم نسج العناقيد الفائقة في سلاسل من الخيوط. وبدون المادة المظلمة، فإن بنية الكون بأكملها سوف تنهار ببساطة. هنا هو عالمنا عن قرب.

في مكان ما في أعماق هذه الشبكة الكونية العملاقة، تقع مجرتنا، درب التبانة، في إحدى الخيوط. لقد كان موجودًا منذ حوالي 12 مليار سنة، وهو على وشك الموت في اصطدام كوني قوي. المجرات هي ممالك النجوم الشاسعة. بعضها عبارة عن كرات ضخمة، وبعضها الآخر عبارة عن حلزونات معقدة، ولكنها جميعًا تتغير باستمرار. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- عندما ننظر إلى مجرتنا، يبدو لنا أنها لم تتغير وأنها موجودة إلى الأبد. ولكن هذا ليس صحيحا. مجرتنا في حركة مستمرة، وطبيعتها تغيرت مع مرور الوقت الكوني. المجرات لا تتغير فحسب، بل تتحرك أيضًا. ويحدث أن تصطدم المجرات ببعضها البعض، ثم تمتص إحداهما الأخرى. - يوجد في الكون قطيع كامل من المجرات المختلفة التي تتفاعل وتتصادم مع بعضها البعض - مع أعضاء آخرين في القطيع.

هذه هي NGC 2207. للوهلة الأولى، تبدو وكأنها مجرة ​​حلزونية مزدوجة ضخمة، ولكنها في الحقيقة عبارة عن مجرتين تصطدمان. سيستمر الاصطدام لملايين السنين، وفي النهاية ستندمج المجرتان في مجرة ​​واحدة. تحدث تصادمات مماثلة في كل مكان في الفضاء، ومجرتنا ليست استثناءً. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- مجرة ​​درب التبانة هي في الأساس آكلة لحوم البشر. وقد اكتسب شكله الحالي عن طريق امتصاص العديد من المجرات الأصغر. حتى اليوم، تظهر على جسدها خطوط صغيرة من نجوم المجرات الفردية السابقة التي ظلت بلا حدود، والتي جددت درب التبانة. لكن هذه "زهور صغيرة" مقارنة بما ينتظرنا في المستقبل. نحن نتحرك بسرعة نحو مجرة ​​المرأة المسلسلة، وهذا لا يبشر بالخير لمجرة درب التبانة. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- تقترب مجرة ​​درب التبانة من مجرة ​​المرأة المسلسلة بسرعة تقارب 250 ألف ميل في الساعة، مما يعني أنه خلال 5-6 مليارات سنة لن تعود مجرتنا موجودة. الدكتور تي جيه كوكس، عالم الفيزياء الفلكية:- أندروميدا تقترب منا بكل كتلتها الهائلة. وعندما تتفاعل المجرات، تتفكك كل واحدة منها على حدة، وتختلط أجسامها تدريجياً وتنمو مثل كرة الثلج. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- مجرتان تبدأان رقصة الموت.

وهذا استنساخ لاصطدام مستقبلي، تم تسريعه بملايين المرات. عندما تصطدم مجرتان، تتطاير سحب الغاز والغبار في كل الاتجاهات. إن قوة الجاذبية الناتجة عن اندماج المجرات تمزق النجوم من مداراتها وتلقي بها إلى أعماق الكون المظلمة. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- يوم القيامة لمجرة درب التبانة سيكون صورة خلابة، وسنشاهد تدمير مجرتنا من الصفوف الأمامية. تدريجيًا، ستمر المجرتان عبر بعضهما البعض، ثم تعودان لتندمجا في وحدة واحدة. ومن الغريب أن النجوم لن تصطدم ببعضها البعض. وما زالوا متباعدين للغاية. الدكتور تي جيه كوكس، عالم الفيزياء الفلكية:- النجوم سوف تختلط فقط. احتمال اصطدام نجمين منفصلين هو صفر تقريبًا. ومع ذلك، سيبدأ الغبار والغاز الموجود بين النجوم في التسخين. وفي مرحلة ما سوف تشتعل، وتصبح المجرات المتصادمة ساخنة باللون الأبيض. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- في مرحلة ما، قد تندلع نار حقيقية في السماء. الدكتور تي جيه كوكس، عالم الفيزياء الفلكية:- ستختفي مجرتا درب التبانة والمرأة المسلسلة من الوجود. ستظهر مجرة ​​جديدة - ميلكوميدا، والتي ستصبح وحدة كونية جديدة. ستبدو مجرة ​​ميلكوميد الجديدة وكأنها قطع ناقص ضخم بدون أذرع أو حلزونات. لن نتمكن من الهروب من المستقبل. والسؤال هو ما الذي سيجلبه هذا إلى كوكب الأرض. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- يمكن إما أن يتم إلقاؤنا في الفضاء الخارجي مع أجزاء من أذرع مجرة ​​درب التبانة، أو أن يتم امتصاصنا في جسم مجرة ​​جديدة. سوف تنتشر النجوم والكواكب في جميع أنحاء المجرة وخارجها، وقد تكون هذه نهاية حزينة بالنسبة لكوكب الأرض. سيشهد الكون اصطدام المجرات أكثر من مرة. لكن عصر أكل لحوم البشر في المجرة سينتهي أيضًا يومًا ما. المجرات هي موطن للنجوم والأنظمة الشمسية والكواكب والأقمار. توفر المجرة لنفسها كل ما تحتاجه. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- المجرات هي الدم الحي في جسم الكون. نحن موجودون لأننا نشأنا داخل المجرة، وكل ما نراه، وكل ما يهمنا، يحدث داخل المجرة. مع كل هذا، المجرات عبارة عن هياكل هشة متماسكة معًا بواسطة المادة المظلمة. اكتشف العلماء قوة نشطة أخرى في الكون. وتسمى الطاقة المظلمة. تعمل الطاقة المظلمة في مواجهة المادة المظلمة. إذا كان أحدهما يربط بين المجرات، فإن الآخر يفصلها عن بعضها البعض. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- الطاقة المظلمة، التي عرفنا عنها منذ عقد من الزمان حرفيًا، هي السمة السائدة في الكون وتمثل لغزًا أكبر. ليس لدينا أدنى فكرة عن سبب الحاجة إليها. الدكتور أندرو بنسون عالم الفيزياء الفلكية:- من الصعب أن نقول مما يتكون. نحن نعلم أنه موجود، ولكن ما هو وما وظيفته يظل لغزا. البروفيسور جيريمي أوستريكر، عالم الفيزياء الفلكية:- الطاقة المظلمة شيء غريب. يبدو أن الفضاء الخارجي مليء بمصادر صغيرة تجعل الأجسام تتنافر. يعتقد العلماء أنه في المستقبل البعيد، ستنتصر الطاقة المظلمة في المعركة الكونية مع المادة المظلمة، وستبدأ المجرات في التفكك. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- الطاقة المظلمة سوف تدمر المجرات. سيحدث هذا عندما تبدأ المجرات الأخرى في الابتعاد تدريجياً عن مجرتنا حتى تختفي عن الأنظار. وبما أن المجرات سوف تطير بسرعة أكبر من سرعة الضوء، فسوف تختفي حرفيا من أعيننا. ليس اليوم، وليس غدًا، ولكن ربما بعد تريليونات السنين سنبقى في كون فارغ. ستصبح المجرات جزرًا منعزلة في مساحات شاسعة من الفضاء. ولكن هذا لن يحدث قريبا جدا. اليوم يزدهر الكون، والمجرات تخلق كل الظروف لوجود الحياة. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- لولا المجرات لما كنت هنا، ولما كنت أنت هنا، وربما لم تنشأ الحياة على الإطلاق. نحن محظوظون بشكل لا يصدق: نشأت الحياة على الأرض فقط بسبب حقيقة أن نظامنا الشمسي الصغير يقع في الجزء الأيمن من المجرة. لو وضعنا أنفسنا بالقرب من المركز قليلاً، لما تمكنا من البقاء على قيد الحياة. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- الحياة في مركز المجرة قاسية للغاية، ولو كان نظامنا الشمسي يقع بالقرب من المركز، لكان هناك الكثير من الإشعاع لدرجة أننا لن نتمكن من البقاء على قيد الحياة. كما أن العيش بعيدًا عن المركز ليس أفضل. يتناقص عدد النجوم عند حواف المجرة بشكل حاد. قد لا نكون موجودين على الإطلاق. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- يمكننا القول أننا اخترنا الوسط الذهبي للمجرة: ليس بعيدًا، وليس قريبًا، ولكنه في عين الثور. ويعتقد العلماء أن هذا الحزام الذهبي للمجرة قد يحتوي على ملايين النجوم، ومن المحتمل أن يكون بينها أنظمة شمسية أخرى قادرة على دعم الحياة. وهم في مجرتنا. وإذا كانت لدينا منطقة صالحة للسكن، فيمكن أن توجد أيضًا في مجرات أخرى. البروفيسور أندريا غيز عالم الفلك:- الكون ضخم، ويقدم لنا المفاجآت مرارًا وتكرارًا. البروفيسور جيريمي أوستريكر، عالم الفيزياء الفلكية:- في كل مرة نعتقد أننا وجدنا الإجابة على سؤال ما، يتبين أن ذلك قادنا إلى سؤال أكبر. وهذا يثير الاهتمام. مجرتنا درب التبانة الأصلية والمجرات الأخرى في الكون تطرح أمامنا أسئلة لا نهاية لها تحتاج إلى إجابات، وأسرار لم يكتشفها أحد بعد. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- من كان يتخيل قبل 10 سنوات أننا سنتمكن من العثور على ثقب أسود في وسط المجرة؟ من هو عالم الفلك الذي كان سيؤمن بالمادة المظلمة والطاقة المظلمة قبل 10 سنوات فقط؟ المزيد والمزيد من العلماء يكرسون أبحاثهم للمجرات. وفيهم يكمن مفتاح فهم قوانين الكون. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:"أليس من المدهش أن نعيش في هذه المرحلة من تاريخ الفضاء على هذا الكوكب الصغير على مشارف مجرة ​​عشوائية ونتلقى إجابات لأسئلة حول الكون منذ بدايته وحتى نهايته؟" يجب أن نبتهج إلى ما لا نهاية في هذه اللحظة القصيرة تحت أشعة الشمس. تولد المجرات وتتطور وتتصادم وتموت. المجرات هي نجوم بارزة في عالم العلوم. كل عالم فلك لديه مفضلاته. البروفيسور مايكل شتراوس، عالم الفيزياء الفلكية:- مجرة ​​دوامة أو M51. البروفيسور جيريمي أوستريكر، عالم الفيزياء الفلكية:- إذا كان بإمكاني تعليقها على الحائط، سأختار مجرة ​​السومبريرو. البروفيسور لورانس كراوس عالم الفيزياء الفلكية:- مجرة ​​السومبريرو، المجرات الحلقية - إنها جميلة جدًا. البروفيسور ميتشيو (ميتشيو) كاكو، فيزيائي:- مجرتي المفضلة هي مجرة ​​درب التبانة. هذا بيتي. نحن محظوظون لأن مجرة ​​درب التبانة تزودنا بكل ما نحتاجه لنعيش. يعتمد مصيرنا بشكل مباشر على مجرتنا وعلى جميع المجرات الأخرى. لقد خلقونا، وشكلوا حياتنا، ومستقبلنا بين أيديهم.

مقيد بقوى تفاعل الجاذبية. قد يختلف عدد النجوم وأحجام المجرات. عادةً، تحتوي المجرات على ما بين عدة ملايين إلى عدة تريليونات (1,000,000,000,000) نجم. بالإضافة إلى النجوم العادية والوسط النجمي، تحتوي المجرات أيضًا على سدم مختلفة. تتراوح أحجام المجرات من عدة آلاف إلى عدة مئات الآلاف من السنين الضوئية. والمسافة بين المجرات تصل إلى ملايين السنين الضوئية.

حوالي 90% من كتلة المجرات تأتي من المادة المظلمة والطاقة. ولم يتم بعد دراسة طبيعة هذه المكونات غير المرئية. هناك أدلة على أن العديد من المجرات لديها مجرات فائقة الكتلة في مراكزها. يحتوي الفضاء بين المجرات تقريبًا على أي مادة ويبلغ متوسط ​​كثافته أقل من ذرة واحدة لكل متر مكعب. من المفترض أن هناك حوالي 100 مليار مجرة ​​في الجزء المرئي من الكون.

حسب التصنيف الذي اقترحه عالم الفلك إدوين هابل عام 1925، هناك عدة أنواع من المجرات:

• بيضاوي الشكل (ه)،
• عدسي (S0)،
• دوامة منتظمة (S)،
• عبرت دوامة (SB)،
• غير صحيح (إير).

بيضاوي الشكلالمجرات - فئة من المجرات ذات بنية كروية محددة بوضوح وتتناقص السطوع نحو الحواف. وهي تدور ببطء نسبي، ولا يُلاحظ دوران ملحوظ إلا في المجرات ذات الضغط الكبير. في مثل هذه المجرات لا توجد مادة غبار، والتي تظهر في تلك المجرات التي تتواجد فيها على شكل خطوط داكنة على خلفية متواصلة من نجوم المجرة. لذلك، تختلف المجرات الإهليلجية خارجيًا عن بعضها البعض بشكل رئيسي في ميزة واحدة - ضغط أكبر أو أقل.

تبلغ حصة المجرات الإهليلجية في إجمالي عدد المجرات في الجزء المرئي من الكون حوالي 25%.

حلزونيسميت المجرات بهذا الاسم لأنها تحتوي على أذرع لامعة من أصل نجمي داخل القرص تمتد بشكل لوغاريتمي تقريبًا من الانتفاخ (الانتفاخ شبه الكروي في مركز المجرة). تحتوي المجرات الحلزونية على مجموعة مركزية والعديد من الأذرع الحلزونية أو الأذرع ذات اللون الأزرق لأنها تحتوي على العديد من النجوم العملاقة الشابة. تثير هذه النجوم وهج السدم الغازية المنتشرة المنتشرة مع سحب الغبار على طول الأذرع الحلزونية. عادة ما يكون قرص المجرة الحلزونية محاطًا بهالة كروية كبيرة (حلقة من الضوء حول جسم ما؛ ظاهرة بصرية) تتكون من نجوم الجيل الثاني القديمة. تدور جميع المجرات الحلزونية بسرعات كبيرة، لذلك تتركز النجوم والغبار والغازات في قرص ضيق. تشير وفرة سحب الغاز والغبار ووجود العمالقة الزرقاء اللامعة إلى عمليات تكوين النجوم النشطة التي تحدث في الأذرع الحلزونية لهذه المجرات.

تحتوي العديد من المجرات الحلزونية على شريط في المركز، تمتد من نهاياته أذرع حلزونية. مجرتنا هي أيضًا مجرة ​​حلزونية قضيبية.

عدسيالمجرات هي نوع متوسط ​​بين الحلزونية والإهليلجية. لديهم انتفاخ وهالة وقرص، ولكن ليس لديهم أذرع حلزونية. يوجد ما يقرب من 20٪ منهم بين جميع الأنظمة النجمية. في هذه المجرات، الجسم الرئيسي اللامع، العدسة، محاط بهالة باهتة. في بعض الأحيان يكون للعدسة حلقة حولها.

غير صحيحالمجرات هي مجرات لا تظهر أي بنية حلزونية أو بيضاوية. في أغلب الأحيان، يكون لهذه المجرات شكل فوضوي بدون نواة واضحة وفروع حلزونية. كنسبة مئوية، فإنها تشكل ربع جميع المجرات. كانت معظم المجرات غير المنتظمة حلزونية أو إهليلجية في الماضي، لكنها تشوهت بفعل قوى الجاذبية.

تطور المجرات

يعتبر تكوين المجرات مرحلة طبيعية من التطور، والتي تحدث تحت تأثير قوى الجاذبية. كما يشير العلماء، منذ حوالي 14 مليار سنة، حدث انفجار كبير، وبعد ذلك ظل الكون كما هو في كل مكان. ثم بدأت جزيئات الغبار والغاز تتجمع وتتحد وتتصادم، وهكذا ظهرت كتل تحولت فيما بعد إلى مجرات. يرتبط تنوع أشكال المجرات بتنوع الظروف الأولية لتكوين المجرات. وأصبح تراكم غاز الهيدروجين داخل هذه الكتل هو النجوم الأولى.

منذ لحظة ولادتها، تبدأ المجرة في الانكماش. يستمر انكماش المجرة حوالي 3 مليارات سنة. خلال هذا الوقت، تتحول سحابة الغاز إلى نظام نجمي. تتشكل النجوم نتيجة لضغط الجاذبية لسحب الغاز. عندما يصل مركز السحابة المضغوطة إلى كثافات ودرجات حرارة كافية لحدوث التفاعلات النووية الحرارية بشكل فعال، يولد النجم. في أعماق النجوم الضخمة، يحدث الاندماج النووي الحراري للعناصر الكيميائية الأثقل من الهيليوم. تدخل هذه العناصر بيئة الهيدروجين والهيليوم الأولية أثناء الانفجارات النجمية أو أثناء التدفق الهادئ للمادة مع النجوم. تتشكل العناصر الأثقل من الحديد أثناء انفجارات السوبرنوفا الهائلة. هكذا، نجوم الجيل الأولإثراء الغاز الأولي بعناصر كيميائية أثقل من الهيليوم. هذه النجوم هي الأقدم وتتكون من الهيدروجين والهيليوم وكميات صغيرة جدًا من العناصر الثقيلة. في نجوم الجيل الثانييكون اختلاط العناصر الثقيلة أكثر وضوحًا، حيث أنها تتشكل من الغاز الأولي المخصب بالفعل بالعناصر الثقيلة.

تحدث عملية ولادة النجوم مع الضغط المستمر للمجرة، وبالتالي فإن تكوين النجوم يحدث أقرب فأقرب إلى مركز النظام، وكلما اقتربنا من المركز، كلما زادت العناصر الثقيلة في النجوم. ويتفق هذا الاستنتاج جيدًا مع البيانات المتعلقة بوفرة العناصر الكيميائية في النجوم الموجودة في هالة مجرتنا والمجرات الإهليلجية. في المجرة الدوارة، تتشكل نجوم الهالة المستقبلية في مرحلة مبكرة من الانكماش، عندما لم يؤثر الدوران بعد على الشكل العام للمجرة. والدليل على هذا العصر في مجرتنا هو عناقيد النجوم الكروية.

عندما يتوقف ضغط المجرة الأولية، فإن الطاقة الحركية لنجوم القرص الناتجة تساوي طاقة تفاعل الجاذبية الجماعي. في هذا الوقت، يتم تهيئة الظروف لتشكيل هيكل حلزوني، وتحدث ولادة النجوم في الفروع الحلزونية، حيث يكون الغاز كثيفًا جدًا. هذا نجوم الجيل الثالث. لنا هو واحد منهم.

يتم استنفاد احتياطيات الغاز بين النجوم تدريجياً، وتصبح ولادة النجوم أقل كثافة. وفي غضون بضعة مليارات من السنين، عندما يتم استنفاد جميع احتياطيات الغاز، ستتحول المجرة الحلزونية إلى مجرة ​​عدسية، تتكون من نجوم حمراء باهتة. المجرات الإهليلجية موجودة بالفعل في هذه المرحلة: تم استهلاك كل الغاز الموجود فيها منذ 10 إلى 15 مليار سنة.

عمر المجرات يقارب عمر الكون. ويبقى أحد أسرار علم الفلك هو السؤال عن ماهية نوى المجرات. وكان الاكتشاف المهم للغاية هو أن بعض نوى المجرة نشطة. وكان هذا الاكتشاف غير متوقع. في السابق، كان يعتقد أن قلب المجرة ليس أكثر من مجموعة من مئات الملايين من النجوم. اتضح أن كلا من الانبعاث البصري والراديو لبعض نوى المجرة يمكن أن يتغير على مدى عدة أشهر. وهذا يعني أنه خلال فترة زمنية قصيرة، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة من النواة، أكبر بمئات المرات من تلك التي يتم إطلاقها أثناء انفجار المستعر الأعظم. تسمى هذه النوى "نشطة" ، وتسمى العمليات التي تحدث فيها "نشاطًا".

وفي عام 1963، تم اكتشاف أجسام من نوع جديد تقع خارج حدود مجرتنا. هذه الكائنات لها مظهر على شكل نجمة. بمرور الوقت، اكتشفوا أن لمعانهم أكبر بعشرات المرات من لمعان المجرات! والشيء الأكثر إثارة للدهشة هو أن سطوعها يتغير. قوة إشعاعاتها أكبر بآلاف المرات من قوة النوى النشطة. تم تسمية هذه الكائنات. ويعتقد الآن أن نوى بعض المجرات هي النجوم الزائفة.

» المجرات والكون

عند المراقبة، كيف يمكن تمييز مذنب بدون ذيل عن السديم العادي؟

يتحرك المذنب بالنسبة للنجوم. يمكن ملاحظة هذه الحركة في غضون ساعات قليلة أو حتى في بضع عشرات من الدقائق.

ما هي النجوم الأكثر وجودا في المجرات؟

هناك عدد أكبر بكثير من النجوم ذات الكتل المنخفضة مقارنة بالنجوم ذات الكتل الكبيرة. الجزء الأكبر من النجوم منخفضة الكتلة هي أقزام حمراء.

لماذا تشكل النجوم القديمة في المجرات الحلزونية نظامًا فرعيًا كرويًا، بينما تشكل النجوم الشابة قرصًا دوارًا رفيعًا؟

تشغل أقدم النجوم في مثل هذه المجرات منطقة من الفضاء تعادل تقريبًا تلك التي تشغلها السحابة المجرية الأولية التي تشكلت منها. منعت قوى الطرد المركزي الغاز المتبقي من الضغط في المستوى المجري، مما أدى إلى رميه بعيدًا عن المركز. ونتيجة لذلك، ظهر قرص غازي دوار رفيع في مستوى دوران المجرات الحلزونية، حيث تتشكل أصغر الأجسام النجمية في المجرة.

ما هو أقدم جسم كوني وقع في يد الإنسان؟

يقدر عمر إحدى عينات الصخور القمرية التي جلبتها رحلة أبولو 15 إلى الأرض بـ 4 مليارات و150 مليون سنة.

ما هي المجرات التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة؟

إحدى هذه المجرات هي مجرتنا درب التبانة. ونشاهده من الداخل، فيظهر كشريط لامع في سماء الليل. المجرة التالية هي سديم المرأة المسلسلة الشهير. ويمكن رؤيته بالعين المجردة على شكل بقعة مضيئة. وبالإضافة إلى هذه المجرات، فإن أقمار مجرتنا - سحابتي ماجلان الكبرى والصغرى - مرئية بوضوح في السماء الجنوبية.

لماذا يوجد القليل جدًا من العناصر الثقيلة في أقدم النجوم في المجرة، بينما على العكس من ذلك، في حالة النجوم الأصغر سنًا يوجد محتوى متزايد منها؟

أقدم النجوم تشكلت من سحابة غازية مجرية أولية فقيرة بالعناصر الثقيلة. انفجرت النجوم الضخمة، التي تتطور بسرعة، وأغنت غاز المجرة الأولية بالعناصر الثقيلة المتكونة فيها. تشكلت الأجيال اللاحقة من النجوم من مواد غنية بالمعادن.

ما هي الأجسام الفضائية التي تشبه النوى الذرية العملاقة؟ هل يمكن أن تكون مصنوعة من البروتونات؟

تتكون النجوم النيوترونية في الغالب من نيوترونات متراصة بإحكام. وفي هذه الحالة يمكن اعتبار النجم النيوتروني بمثابة نواة ذرية عملاقة. لا يمكن أن يتكون الجسم الكوني من البروتونات وحدها، إذ ستنشأ بينها قوى تنافر هائلة وسينهار الجسم.

كيف يمكن أن يحدث انبعاث قوي للأشعة السينية على النجوم؟

في النظام النجمي الثنائي، قد يكون أحد المكونات نجمًا نيوترونيًا. وتتسارع المادة التي يمتصها هذا النجم إلى سرعات عالية جدًا في محيطه. عندما تصطدم مادة ما بسطح ما، تنطلق طاقة على شكل أشعة سينية. يمكن أن يحدث مثل هذا الإشعاع أيضًا عندما تصطدم الجسيمات التي تسقط في الثقب الأسود ببعضها البعض.

ما هي الأجسام الكونية التي لا يمكن فصلها مع أن اندماجها ممكن؟

الثقوب السوداء فقط هي التي تمتلك هذه الخصائص.

أين في الفضاء تشكلت العناصر الكيميائية التي يتكون منها جسم الإنسان؟

يتكون جسم الإنسان من 65% أكسجين، و18% كربون، بالإضافة إلى النيتروجين والمغنيسيوم والفوسفور والعديد من العناصر الأخرى. في المجموع، تم العثور على 70 عنصرا كيميائيا في الكائنات الحية. تم تصنيع جميع العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم، بما في ذلك الحديد، أثناء التفاعلات النووية الحرارية في باطن النجوم. تشكلت عناصر كيميائية أثقل من الحديد أثناء انفجارات المستعرات الأعظم.

كيف تثبت أن الشمس كانت وما زالت قريبة من مستوى المجرة؟

والدليل على أن الشمس قريبة من منتصف قرص المجرة هو أن منتصف مجرة ​​درب التبانة يتطابق تقريبًا مع الدائرة الكبرى للكرة السماوية. يقع متجه سرعة الشمس بالنسبة إلى مركز المجرة أيضًا في المستوى المجري. يشير هذا إلى أن الشمس تتحرك دائمًا في هذا المستوى.

هل يؤثر توسع الكون على بعد الأرض:

1) إلى القمر؛

2) إلى مركز درب التبانة؛

3) إلى المجرة M 31 في كوكبة المرأة المسلسلة؛

4) إلى مركز الكتلة المجرية المحلية؟

الأنظمة المرتبطة بالجاذبية (النظام الشمسي، المجرة، مجموعات المجرات) لا تشارك في التوسع الكوني. لذلك، في الحالات الثلاث الأولى، لا يؤثر التوسع الكوني على المسافات بين الأرض وهذه الأجسام، لكنه يؤثر في الحالة الرابعة والأخيرة.

هل من الممكن رؤية ماضي الكون؟

يمكن لأي شخص القيام بذلك من خلال مراقبة السماء المرصعة بالنجوم. كلما كانت النجوم أو المجرات بعيدة عنا، كلما زاد انتقال الضوء منها، وأصبح الماضي البعيد الذي يمكننا النظر إليه. على سبيل المثال، نرى أقرب مجموعة نجمية إلينا، ألفا سنتوري، كما كانت قبل 4.3 سنة. ويبدو سديم المرأة المسلسلة كما كان قبل 2.5 مليون سنة.

لماذا تحتوي الأجسام الكونية المختلفة تقريبًا على نفس المحتوى النسبي للهيليوم، ولكن تحتوي على محتويات مختلفة من العناصر الأثقل؟

هل الكون النجمي محدود أم لانهائي؟

تقع حدود الكون النجمي الذي يمكن ملاحظته على مسافة حوالي 13.4 مليار سنة ضوئية من الأرض. هذه هي المسافة التي يقطعها الضوء في الزمن منذ تكوين النجوم الأولى. ولم يتم اكتشاف أي نجوم حتى الآن على مسافات أبعد منا.

> ما هي المجرة؟

اكتشف، ما هي المجرة: وصف التكوين في الكون، حقائق مثيرة للاهتمام مع صور من هابل، درب التبانة، الأحجام، عدد النجوم والمادة المظلمة.

من المؤكد أنك تعلم أن النظام الشمسي غير موجود في عزلة. جنبا إلى جنب مع النجوم الأخرى، تقع الشمس في . لكن ما هي المجرة؟ بعبارات بسيطة، هذه مجموعة من النجوم متجمعة في منطقة معينة بمساعدة قوة الجاذبية.

لقد تعلمنا الكثير عن مجرتنا الأم، لذلك دعونا ننظر إلى المفهوم من خلال مجرة ​​درب التبانة. وهي تنتمي إلى نوع المجرة الحلزونية وتحتوي على نواة لامعة مملوءة بكثافة بالنجوم. تدور النجوم المتبقية حولها لتشكل قرصًا مسطحًا. في المجموع، هناك 200-400 مليار نجم في مجرة ​​درب التبانة. وله ذراعان حلزونيان يمتدان إلى ما وراء القلب، بالإضافة إلى نوع من دولاب الهواء الحلزوني الذي يمتد إلى الحواف الخارجية. ويصل عرضه إلى 100.000 سنة ضوئية.

ومن الجدير بالذكر أن النجوم المرصودة ليست سوى جزء صغير من المجرة بأكملها. وهي أيضًا محاطة بهالة عملاقة. ولا يمكن رؤيتها، ولا تتلامس مع المادة العادية، ولا تنتج نوعاً من الإشعاع يمكن تتبعه. لكن يمكننا إثبات وجوده، لأنه لا يزال يؤثر على الأجسام الأخرى بالجاذبية. إذا كانت النجوم تشغل حوالي 580 مليار كتلة شمسية، فإن المادة المظلمة يمكن أن تغطي 6 تريليونات.

لكن مجرتنا درب التبانة هي مجرد مثال واحد. هناك أيضًا أشكال بيضاوية الشكل، وهناك الكثير منها. هذا هو المكان الذي يوجد فيه أكبر الممثلين. على سبيل المثال، مع 2.7 تريليون نجم. أصغر نوع هو العناقيد القزمة فائقة الصغر، وهي أكبر قليلًا من العناقيد الكروية.

تنجذب النجوم وتشكل المجرات التي تتجمع أيضًا في مجموعات. يوجد في الأعلى عناقيد عملاقة قادرة على احتواء ملايين المجرات ويصل عرضها إلى مئات الملايين من السنين الضوئية. الآن يمكنك تكوين فكرة عن ماهية المجرة.

5 حقائق مذهلة عن المجرات الأولى في الكون

إحدى الحقائق المدهشة حول الكون هي أنه لم يكن موجودًا دائمًا. كل ما نلاحظه الآن جاء من جسيمات صغيرة من المادة نمت بشكل أكبر بفعل الجاذبية ومن خلال الاصطدامات والاندماجات. عندما ننظر إلى الأجسام البعيدة، نرى الضوء الذي انبعث منذ ملايين أو مليارات السنين (حسب المسافة).

يومًا ما، ستصل التكنولوجيا إلى مستوى حيث سنرى كونًا خاليًا من المجرات والنجوم. نحن في انتظار إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي في عام 2018، ولكن لدينا الآن خمس حقائق مثيرة للاهتمام حول أبعد الأجسام في الصورة.

1. في البداية لم تكن هناك كواكب صخرية. نجم يخرج من الغاز الجزيئي. وتتشكل في العنقود سحب غازية كبيرة تتحول إلى نجوم، وعوالم صغيرة تتحول إلى كواكب (من الهيدروجين والهيليوم). لكن العناصر الأثقل ظهرت بعد انفجارات النجوم الأولى، والتي تكونت منها أثناء العمليات النووية.

1. كانت المجرات المبكرة أصغر بكثير من المجرات الحديثة. بدأت الذرات المحايدة الأولى المتكونة في الاندماج في بذور تبلغ كتلتها عدة ملايين من الكتل الشمسية. وبعد 50-200 مليون سنة، تسببت الجاذبية في انهيارها وتكوين النجوم الأولى. ثم تجبرهم الجاذبية مرة أخرى على الاندماج في كتلة، مما يزيد من شدة ظهور النجوم الشابة الجديدة. هكذا بدأ إنشاء المجرات الأولى.

1. بغض النظر عن مدى صعوبة محاولات تلسكوب هابل، فهو ليس قويًا بما يكفي لرؤية المجرات الأولى. عندما تتشكل، تكون مليئة بالنجوم الزرقاء الساطعة والساخنة. لكن على هذا الضوء أن يسافر 13 مليار سنة في طريقه إلينا. يؤدي توسع الفضاء إلى خلط الضوء فوق البنفسجي في منطقة الأشعة تحت الحمراء الوسطى من الطيف. ولذلك، ينتظر العلماء بفارغ الصبر إطلاق جيمس ويب.

1. كانت النجوم الأكثر ضخامة موجودة في العصور المبكرة. إذا نظرنا الآن إلى المنطقة النجمية فائقة الكتلة، فيمكننا العثور على النجوم الأكثر سطوعًا والأكثر ضخامة. أكبر سديم في أراضينا هو الرتيلاء، حيث يعيش أقدم نجم R136a1. وهو أكبر بـ 250 مرة من كتلة الشمس، ويتكون من الهيدروجين والهيليوم البدائيين. لكننا سنكون قادرين على تحقيق مقياس المعلمات مع إطلاق جيمس ويب.

1. كان من المفترض أن تظهر أولى الثقوب السوداء فائقة الكتلة في مراكز المجرة منذ لحظة ولادتها. والمثير للدهشة أنه كلما كان النجم أكبر، كان عمره أقصر. تعيش الأجسام الأكثر ضخامة بضعة ملايين من السنين فقط، وبعد ذلك تموت على شكل مستعرات عظمى أو تنهار في ثقب أسود. وتنتقل الأخيرة بسرعة إلى مراكز المجرة، حيث تنمو إلى نوع فائق الكتلة. المجرات المبكرة قادرة على احتواء ثقوب أكبر بـ 4 ملايين مرة من الشمس.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المجرات: الحلزونية والإهليلجية وغير المنتظمة. الأول يشمل، على سبيل المثال، درب التبانة والمرأة المسلسلة. يوجد في المركز أجسام وثقب أسود تدور حوله هالة من النجوم والمادة المظلمة. تتفرع الأسلحة من القلب. يتكون الشكل الحلزوني من حقيقة أن المجرة لا تتوقف عن الدوران. العديد من الممثلين لديهم كم واحد فقط، ولكن البعض لديهم ثلاثة أو أكثر.

جدول خصائص الأنواع الرئيسية للمجرات

تأتي الحلزونية مع أو بدون وصلة عبور. في النوع الأول، يتقاطع المركز مع شريط كثيف من النجوم. وفي الأخير لم يلاحظ مثل هذا التكوين.

تحتوي المجرات الإهليلجية على أقدم النجوم ولا تحتوي على ما يكفي من الغبار والغاز لتكوين نجوم فتية. قد تشبه شكلها دائرة أو بيضاوية أو حلزونية، ولكن بدون أكمام.

حوالي ربع المجرات هي مجموعات غير منتظمة. وهي أصغر حجمًا من الحلزونية وتظهر أحيانًا أشكالًا غريبة. يمكن تفسيرها بظهور نجوم جديدة أو اتصال الجاذبية بمجرة مجاورة. ومن بين تلك غير صحيحة .

هناك أيضًا العديد من الأنواع الفرعية للمجرات: سيفرت (حلزوني سريع الحركة)، والعملاق الإهليلجي الساطع (يمتص الآخرين)، والعملاق الحلقي العملاق (بدون قلب)، وغيرها.