والحقيقة أن المادة في الكون ليست متناثرة، بل مركزة في كتل عملاقة مجموعات النجوم، افترض العلماء في القرن الثامن عشر (I. Kant، W. Herschel)، لكنهم اقتنعوا أخيرًا بهذا فقط في بداية القرن العشرين.
تسمى الأنظمة النجمية المرتبطة بالجاذبية بالمجرات.
شمسنا جزء من مجرة درب التبانة (وإلا فسيتم الإشارة إلى مجرتنا بكلمة ذات حرف كبير - المجرة). لا يزيد سمك مجرتنا عن 1% من قطرها، أي أنها تشبه في شكلها قرصًا، أو بشكل أدق، لوحتين مطويتين عند الحواف. يسمى هذا المكون من المجرة بالنجمالقرص . ويبلغ قطر القرص 30 كيلو فرسخ فلكي (100 ألف سنة ضوئية)، وسمكه 1000 سنة ضوئية، وكتلته تتجاوز كتلة الشمس 150 مليار مرة. يوجد شريط داكن يمتد على طول القرص، وهو عبارة عن طبقة من المادة غير الشفافة -الغبار بين النجوم
والغاز.
القرص النجمي للمجرة والشريط الموجود في منتصف القرص
(منظر جانبي) ليس لقرص المجرة حدود محددة بوضوح - تمامًا كما لا توجد حدود واضحةالحد الأعلى
بالقرب من الغلاف الجوي للأرض. ومع ذلك، في مستوى هذا القرص تكون كثافة النجوم أعلى بكثير منها خارجه. يدور قرص المجرة حول مركزه. يحدث دوران المجرة في اتجاه عقارب الساعة عند النظر إلى المجرة من جانبها.القطب الشمالي ، وتقع في كوكبة كوما برنيس. يحتوي القرص المجري على هيكل حلزوني، وهو ما يعطي الاسم لهذا النوع من العناقيد النجمية - المجرات الحلزونية. الحلزونات هي موجات تنتشر باتجاه دوران قرص المجرة بسرعة زاوية ثابتة. تتحرك النجوم الموجودة داخل القرص في مسارات دائرية حول مركز المجرة بثباتالسرعة الخطية . لهذا السببالسرعة الزاوية
يعتمد الدوران على المسافة إلى المركز، ويتناقص مع المسافة منه. وتبلغ سرعة الشمس التي تقع على أطراف المجرة 220-250 كيلومترا في الثانية. يوجد في وسط قرص المجرة سماكة -جوهر بقطر 1300 فرسخ فلكي. وهي تقع في كوكبة القوس. يوجد تركيز عالٍ جدًا من النجوم في القلب:الكثافة النجمية هنا ملايين المرات أكثر مما كانت عليه في محيط الشمس. ولكن، على الرغم من حقيقة أن الكثير من النجوم تتركز في القلب، فإنهلم يكن من الممكن المراقبة لأنه بالقرب من مستوى تماثل المجرة توجد سحب ضخمة داكنة من الغبار تمتص ضوء النجوم. إنهم يخفون قلب المجرة عنا. ولذلك، لم يكن من الممكن دراستها إلا بعد إنشاء أجهزة استقبال للأشعة تحت الحمراء والراديو، والتي يتم امتصاصها بدرجة أقل. بالمناسبة، من الصعب علينا أيضًا دراسة مجرتنا الأصلية لأننا بداخلها - فمن الأسهل دراسة أي كائن من الخارج. بالإضافة إلى ذلك، تقع الشمس في مستوى القرص النجمي: كثافة المادة بين النجوم مرتفعة هنا، وتعقد الملاحظات بسبب امتصاص الضوء.
هذا ما تبدو عليه مجرتنا من الخارج
وبالإضافة إلى العدد الهائل من النجوم، يوجد في المنطقة الوسطى من المجرة قرص غازي محيطي النواة يبلغ نصف قطره أكثر من 1000 سنة ضوئية، ويتكون بشكل رئيسي من الهيدروجين الجزيئي. وفي مركز المجرة، يشتبه بوجود ثقب أسود كتلته حوالي مليون كتلة شمسية.
أما المكون الثاني للمجرة، والذي يحدد في الواقع أبعادها الخارجية، فهو ذو شكل كروي. إنه يسمى هالة. نصف قطر الهالة بشكل ملحوظ المزيد من الأحجامالقرص - يصل إلى عدة مئات الآلاف من السنين الضوئية. يتطابق مركز تناظر هالة درب التبانة مع مركز قرص المجرة.
تدور الهالة، مثل القرص، حول مركز المجرة، ولكن بسرعة أقل بكثير، لأن النجوم داخل الهالة تتحرك بشكل عشوائي إلى حد ما.
الجزء المركزيالهالة - على بعد عدة آلاف من السنين الضوئية من مركز المجرة - هي الأكثر كثافة، وتسمى انتفاخ(من كلمة إنجليزية انتفاخ، معنى "سماكة" ، "تورم").
هيكل مجرتنا (منظر جانبي)
بالإضافة إلى النجوم المنفردة، تحتوي المجرة على مجموعات نجمية. وهي مقسمة إلى مجموعات مفتوحة, مجموعات كرويةو جمعيات النجوم.
مجموعات النجوم المفتوحةتم العثور عليها بالقرب من مستوى المجرة، حيث تتركز تراكمات الغبار والغاز بين النجوم. يُعرف الآن أكثر من 1200 عنقود مفتوح، تمت دراسة 500 منها بالتفصيل، وأشهرها الثريا والقلائص في كوكبة الثور. قد يصل إجمالي عدد العناقيد المفتوحة في المجرة إلى مائة ألف، تحتوي كل منها على عدة مئات إلى عدة آلاف من النجوم. كتلتها صغيرة، وبالتالي لا يستطيع مجال الجاذبية أن يحتويها لفترة طويلة في حجم صغير من الفضاء، فتتفكك التجمعات المفتوحة على مدى مليارات السنين.
الثريات العنقودية النجمية المفتوحة
مجموعات النجوم الكرويةتبرز بقوة على الخلفية المرصعة بالنجوم بسبب العدد الكبير من النجوم فيها وشكلها الكروي الواضح. يتراوح قطر العناقيد الكروية من 20 إلى 100 فرسخ فلكي. في فجر تطور المجرة، كانت الآلاف من العناقيد الكروية تتجول حولها. تم تدمير العديد منها نتيجة الاصطدام مع بعضها البعض أو مع مركز المجرة. يوجد اليوم حوالي 200 مجموعة كروية متبقية في مجرتنا، وتقع في هالة كروية. هذه هي أقدم التكوينات في مجرتنا، ويبلغ عمرها من 10 إلى 12 مليار سنة. إن عمر النجوم التي تشكل العناقيد الكروية مهم للغاية: لقد مرت بمسار طويل من التطور وأصبحت النجوم النيوترونيةأو الأقزام البيضاء. تتحرك النجوم في العناقيد الكروية في مداراتها حول مركز العنقود، والعنقود نفسه يتحرك بدوره في مدار حول مركز المجرة.
الكتلة الكروية ميسييه 80,
تقع في منتصف الطريق بين α Scorpio (أنتاريس) و β Scorpio (Acrab)
في جزء من مجرة درب التبانة غني بالسدم
النوع الثالث من المجموعات هو جمعيات النجوم. هذه مجموعات من النجوم الشباب، ما يسمى جمعيات OB. يتراوح طولها من 15 إلى 300 فرسخ فلكي وتحتوي على عدة عشرات إلى عدة مئات من النجوم الشابة - العمالقة الزرقاء الساخنة والعملاقة الفائقة. نظرًا لأن عمالقة الأنواع الطيفية المبكرة يمرون بسرعة عبر طريق التطور، فقد تشكلت جميع النجوم في نفس الوقت ولها عمر صغير. هناك أيضًا جمعيات T تحتوي على النجوم المتغيرة، والتي هي على الأكثر المراحل المبكرةالتطور النجمي.
التجمع النجمي LH 72 في سحابة ماجلان الكبرى.
تم التقاط الصورة باستخدام كاميرا تلسكوب هابل واسعة الزاوية.
الصورة: وكالة الفضاء الأوروبية/هابل، وكالة ناسا ود. أ. جولييرميس
تتمركز النجوم الأصغر سنًا (التي يبلغ عمرها عدة عشرات الملايين من السنين)، والمجموعات والجمعيات النجمية المفتوحة، بالإضافة إلى السحب الكثيفة من الغاز بين النجوم، والتي تستمر فيها النجوم في التشكل، على طول أذرع القرص النجمي. الانفجارات أكثر شيوعًا في الفروع الحلزونية المستعرات الأعظم. النجوم الأقدم في المجرة الحلزونية، مثل شمسنا، تقع في الأذرع وفيما بينها، مما يخلق هدوءًا توزيع موحدالنجوم عبر القرص. على عكس الهالة، حيث تكون مظاهر النشاط النجمي نادرة للغاية، تستمر الحياة النشطة في الفروع، المرتبطة بالانتقال المستمر للمادة من الفضاء بين النجوم إلى النجوم والعودة. يرتبط تكوين النجوم النشط في الأذرع الحلزونية بالمزيد كثافة عاليةالمواد الموجودة فيها. ولهذا السبب، يزداد متوسط الضغط على السحب الغازية الموجودة في الفضاء بين النجوم. عندما تدخل سحابة الغاز إلى الجزء الأكثر كثافة من الذراع الحلزوني، يؤدي الضغط المتزايد إلى انقسام السحابة إلى كتل أصغر من المواد التي يمكن أن تتكثف لتشكل نجومًا. ونتيجة لهذه العملية، تولد النجوم داخل الأذرع الحلزونية. وهكذا فإن الأذرع تشبه حاضنة كونية عملاقة، تقع فيها النجوم الشابة بالقرب من الحدود الأمامية للأذرع. تسمى النجوم الموجودة في قرص المجرة بالنوع الأول من السكان.
تتكون الهالة بشكل أساسي من نجوم صغيرة قديمة جدًا وخافتة نشأت المراحل المبكرةتطور المجرة - يبلغ عمرهم حوالي 12 مليار سنة. وهي تقع بشكل فردي وفي شكل مجموعات كروية، بما في ذلك أكثر من مليون نجم. وتتمركز نجوم العنصر الكروي باتجاه مركز المجرة، وتتناقص كثافة مادة الهالة بسرعة مع البعد عنها. تسمى نجوم الهالة بالنوع السكاني الثاني.
الفضاء بين النجوم مليء بالمواد النادرة والإشعاع و المجال المغنطيسي. يحتوي القرص بشكل خاص على الكثير من الغبار بين النجوم، مع درجة حرارة 15-25 كلفن، والتي تشكلت نتيجة لحياة النجوم. متوسط نصف قطر حبيبات الغبار هو جزء من الميكرومتر. ويعتقد حاليا أن حبيبات الغبار تتكون من خليط من جزيئات الحديد والسيليكات المغطاة بأصداف من الجزيئات العضويةوالجليد. إجمالي كتلة الغبار 0.03% فقط الوزن الإجماليومع ذلك، فإن لمعان المجرة الإجمالي هو 30٪ من لمعان النجوم ويحدد تماما إشعاع المجرة في نطاق الأشعة تحت الحمراء.
أظهر تحليل حركة الأجسام في المجرة أن كتلتها يجب أن تكون من حيث الحجم أكثر من ذلك، والتي نحددها كائنات مرئية. وهذا يعني أنه بالإضافة إلى الهالة والانتفاخ والقرص، مع وجود النجوم والغاز فيها، هناك كميات هائلة من المادة غير المرئية، والتي تتجلى فقط في تفاعل الجاذبية، ولكن لم يتم اكتشافها بواسطة أي أدوات. كانت تسمى المادة المظلمة. قرص المجرة وهالةها مغموران في هالة من المادة المظلمة، حجمها وكتلتها أكبر بعشر مرات من حجم القرص وكتلة المادة المرئية للمجرة. الكتلة المظلمة موجودة ليس فقط في مجرتنا، ولكن أيضًا في الفضاء بين المجرات. لا تزال طبيعة الكتلة المخفية في الكون غير واضحة، وما زلنا لا نعرف مما تتكون.
درب التبانة- المجرة الأكثر أهمية بالنسبة للبشر لأنها موطنهم. ولكن عندما يتعلق الأمر بالبحث، تصبح مجرتنا مجرد مجرة حلزونية عادية، مثل مليارات المجرات الأخرى المنتشرة في جميع أنحاء الكون.
النظر إلى سماء الليل، خارج إضاءة المدينة، يمكنك أن ترى بوضوح شريطًا عريضًا ومشرقًا يمر عبر السماء بأكملها. أطلق عليه سكان الأرض القدماء كائن مشرقتشكلت قبل وقت طويل من تكوين الأرض - عن طريق الأنهار والطرق وأسماء أخرى ذات معنى مماثل. في الواقع، هذا ليس أكثر من مركز مجرتنا، الذي يمكن رؤيته من أحد أذرعها.
هيكل مجرة درب التبانة
مجرة درب التبانة هي نوع من المجرات الحلزونية ذات القضبان التي يبلغ قطرها حوالي 100.000 سنة ضوئية. ولو تمكنا من النظر إليها من الأعلى لتمكنا من رؤية انتفاخ مركزي محاط بأربعة أذرع حلزونية كبيرة تلتف حول المنطقة المركزية. المجرات الحلزونية هي الأكثر شيوعًا وتشكل حوالي ثلثي المجرات كلها معروفة للبشريةالمجرات.
على عكس الدوامة التقليدية، مجرة حلزونيةمع وصلة عبور تحتوي على "جسر" معين يمر عبر المنطقة الوسطى واثنين من الحلزونات الرئيسية. بالإضافة إلى ذلك، يوجد في الجزء الداخلي زوج آخر من الأكمام، والتي على مسافة معينة تتحول إلى هيكل بأربعة أذرع. في أحد الأذرع الصغيرة المعروفة بذراع أوريون، والتي تقع بين ذراعي بيرسيوس الكبير وذراع القوس، النظام الشمسي.
درب التبانة لا يقف ساكنا. يدور باستمرار حول مركزه. وهكذا فإن الأذرع تتحرك باستمرار في الفضاء. يتحرك نظامنا الشمسي، جنبًا إلى جنب مع ذراع أوريون، بسرعة تبلغ حوالي 828000 كيلومتر في الساعة. حتى عندما تتحرك بهذه الطريقة سرعة هائلة, سيستغرق النظام الشمسي حوالي 230 مليون سنة لإكمال دورة واحدة حول مجرة درب التبانة.
حقائق مثيرة للاهتمام حول مجرة درب التبانة
- يبدأ تاريخ مجرة درب التبانة رحلتها بعد وقت قصير من الانفجار الكبير؛
- تحتوي مجرة درب التبانة على بعض من أقدم النجوم في الكون؛
- لقد انضمت مجرة درب التبانة إلى مجرات أخرى في الماضي البعيد. تعمل مجرتنا حاليًا على زيادة حجمها من خلال جذب المواد من سحب ماجلان؛
- وتتحرك مجرة درب التبانة عبر الفضاء بسرعة 552 كيلومترا في الثانية؛
- يوجد في مركز مجرة درب التبانة ثقب أسود فائق الضخامة يسمى Sgr A* وتبلغ كتلته حوالي 4.3 مليون كتلة شمسية؛
- تتحرك النجوم والغازات والغبار الموجودة في مجرة درب التبانة حول المركز بسرعة تبلغ حوالي 220 كيلومترًا في الثانية. ويشير ثبات هذه السرعة لجميع النجوم، بغض النظر عن بعدها عن قلب المجرة، إلى وجود مادة مظلمة غامضة؛
تحتوي الأذرع الحلزونية المنحنية حول مركز المجرة على عدد كبيرالغبار والغاز الذي تتشكل منه النجوم الجديدة فيما بعد. وتشكل هذه الأذرع ما يسميه علماء الفلك قرص المجرة. سمكها مقارنة بقطر المجرة صغير ويبلغ حوالي 1000 سنة ضوئية.
في وسط مجرة درب التبانة يوجد قلب المجرة. إنه مليء بالغبار والغاز والنجوم. إن قلب مجرة درب التبانة هو السبب في أننا لا نرى سوى جزء صغير من جميع النجوم في مجرتنا. الغبار والغاز الموجود فيه كثيف للغاية لدرجة أن العلماء ببساطة غير قادرين على رؤية ما يوجد في المركز.
أحدث الأبحاثيؤكد العلماء حقيقة وجود ثقب أسود عملاق في وسط مجرة درب التبانة، تعادل كتلته كتلة حوالي 4.3 مليون كتلة شمسية. في بداية التاريخ، كان من الممكن أن يكون هذا الثقب الأسود الهائل أصغر بكثير، لكن الاحتياطيات الكبيرة من الغبار والغاز سمحت له بالنمو إلى هذا الحجم الضخم.
على الرغم من أنه لا يمكن اكتشاف الثقوب السوداء بالملاحظة المباشرة، إلا أن علماء الفلك يمكنهم رؤيتها بفضلها تأثيرات الجاذبية. وفقا للعلماء، تحتوي معظم المجرات في الكون على ثقب أسود هائل في مركزها.
إن النواة المركزية والأذرع الحلزونية ليست العناصر المكونة الوحيدة لمجرة درب التبانة الحلزونية. مجرتنا محاطة بهالة كروية من الغاز الساخن والنجوم القديمة والمجموعات الكروية. وعلى الرغم من أن الهالة تمتد على مدى مئات الآلاف من السنين الضوئية، إلا أنها تحتوي على ما يقرب من 2 بالمائة المزيد من النجوممن تلك الموجودة في قرص المجرة.
الغبار والغاز والنجوم هي المكونات الأكثر وضوحًا في مجرتنا، لكن درب التبانة تحتوي على مكون آخر، لا يزال بعيد المنال، - المادة المظلمة. ولا يستطيع علماء الفلك حتى الآن اكتشافه بشكل مباشر، لكن يمكنهم الحديث عن وجوده، تماما كما في حالة الثقوب السوداء، من خلاله علامات غير مباشرة. تظهر الأبحاث الحديثة في هذا المجال أن 90% من كتلة مجرتنا تأتي من مادة مظلمة بعيدة المنال.
مستقبل مجرة درب التبانة
درب التبانة لا تدور حول نفسها فحسب، بل تتحرك عبر الكون أيضًا. على الرغم من أن المساحة نسبيا مساحة فارغةوقد يجتمع الغبار والغاز والمجرات الأخرى في الطريق. مجرتنا أيضًا ليست محصنة ضدها لقاء فرصةمع مجموعة ضخمة أخرى من النجوم.
وبعد حوالي 4 مليارات سنة، ستصطدم مجرة درب التبانة بأقرب جاراتها، مجرة المرأة المسلسلة. تندفع كلتا المجرتين تجاه بعضهما البعض بسرعة تبلغ حوالي 112 كم/ث. بعد الاصطدام، ستوفر كلا المجرتين تدفقًا جديدًا للمواد النجمية، مما سيؤدي إلى موجة جديدة من تكوين النجوم.
لحسن الحظ لسكان الأرض هذه الحقيقةليس هناك الكثير من القلق. بحلول ذلك الوقت، ستتحول شمسنا إلى عملاق أحمر وستكون الحياة على كوكبنا مستحيلة.
مقالات مفيدة من شأنها أن تجيب أكثر أسئلة مثيرة للاهتمامعن مجرة درب التبانة.
الأجسام الفضائية العميقة
يقع النظام الشمسي في مجرة تسمى أحيانا درب التبانة. اتفق علماء الفلك على كتابة "مجرتنا" مع الحروف الكبيرة، ومجرات أخرى خارج مجرتنا نظام النجم- بحرف صغير - المجرات.
.jpg)
M31 - سديم المرأة المسلسلة
جميع النجوم والأشياء الأخرى التي نراها بالعين المجردة، تنتمي إلى مجرتنا. الاستثناء هو سديم المرأة المسلسلة، وهو قريب وجار لمجرتنا. ومن خلال مراقبة هذه المجرة تمكن إدوين هابل (وبعده تلسكوب فضائي) كان قادرًا على "تحليلها" إلى نجوم فردية في عام 1924. وبعد ذلك كل الشكوك حول الطبيعة الجسديةهذه والمجرات الأخرى التي لوحظت في شكل بقع ضبابية - السدم.
يبلغ حجم مجرتنا حوالي 100-120 ألف سنة ضوئية (السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة أرضية واحدة، أي حوالي 9,460,730,472,580 كم). يقع نظامنا الشمسي على بعد حوالي 27000 سنة ضوئية من مركز المجرة، في أحد الأذرع الحلزونية التي تسمى ذراع أوريون. منذ منتصف الثمانينات من القرن العشرين، أصبح من المعروف أن مجرتنا بها جسر في المنتصف بين الأذرع الحلزونية. مثل النجوم الأخرى، تدور الشمس حول مركز المجرة بسرعة تبلغ حوالي 240 كم/ثانية (النجوم الأخرى لها سرعة مختلفة). على مدى فترة تقدر بنحو 200 مليون سنة، تقوم الشمس وكواكب النظام الشمسي بدورة كاملة حول مركز المجرة. وهذا ما يفسر بعض الظواهر في التاريخ الجيولوجيالأرض التي تمكنت خلال وجودها من الدوران حول مركز المجرة 30 مرة.
.jpg)
تأخذ مجرتنا شكل القرص المسطح عند النظر إليها من الجانب. ومع ذلك، هذا القرص لديه شكل غير منتظم. إن القمرين التابعين لمجرتنا، سحابتي ماجلان الكبيرة والصغيرة (غير المرئيتين في النصف الشمالي من الكرة الأرضية)، يشوهان شكل مجرتنا من خلال تأثير جاذبيتهما.
نرى مجرتنا من الداخل، كما لو كنا نشاهد عربة أطفال بينما نجلس على أحد خيول الكاروسيل. نجوم المجرة التي يمكننا ملاحظتها تقع على شكل شريط غير متساوي العرض، وهو ما نسميه درب التبانة. وحقيقة أن مجرة درب التبانة المعروفة منذ القدم تتكون من العديد من النجوم الخافتة، تم اكتشافها عام 1610 على يد جاليليو جاليلي، وهو يوجه تلسكوبه نحو سماء الليل.
ويعتقد علماء الفلك أن مجرتنا بها هالة لا نستطيع رؤيتها ("المادة المظلمة")، ولكنها تضم 90% من كتلة مجرتنا. إن وجود "المادة المظلمة" ليس فقط في مجرتنا، ولكن أيضًا في الكون يأتي من النظريات التي تستخدمها النظرية العامةالنسبية (GTR) لأينشتاين. ومع ذلك، لم يثبت بعد أن النسبية العامة صحيحة (هناك نظريات أخرى حول الجاذبية)، لذلك قد يكون لهالة المجرة تفسير آخر.
هناك من 200 إلى 400 مليار نجم في مجرتنا. وهذا ليس كثيرًا بمعايير الكون. وهناك مجرات تحتوي على تريليونات من النجوم، فمثلا المجرة IC 1101 لديها ما يقرب من 300 تريليون.
10-15% من كتلة مجرتنا عبارة عن غبار وغازات بين النجوم المتناثرة (الهيدروجين بشكل رئيسي). وبسبب الغبار نرى مجرتنا في سماء الليل مثل درب التبانة كشريط لامع. ولو لم يمتص الغبار ضوء النجوم الأخرى في المجرة، لرأينا حلقة لامعة من مليارات النجوم، خاصة الساطعة في كوكبة القوس، حيث يقع مركز المجرة. ومع ذلك، في نطاقات أخرى الموجات الكهرومغناطيسيةيمكن رؤية قلب المجرة بوضوح، على سبيل المثال، في نطاق الراديو (مصدر القوس أ)، والأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية.
وفقًا لافتراضات العلماء (مرة أخرى، المرتبطة بالنسبية العامة)، يوجد في مركز مجرتنا (ومعظم المجرات الأخرى) " الثقب الأسود" ويعتقد أن كتلته تبلغ حوالي 40.000 كتلة شمسية. تخلق حركة المادة في المجرة باتجاه مركزها إشعاع قويمن مركز المجرة، وهو ما يلاحظه علماء الفلك في نطاقات مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي.
لا يمكننا رؤية المجرة من الأعلى أو من الجانب لأننا بداخلها. جميع صور مجرتنا من الخارج هي من خيال الفنانين. ومع ذلك، لدينا فكرة جيدة إلى حد ما عن مظهر وشكل المجرة، حيث يمكننا ملاحظة مجرات حلزونية أخرى في الكون تشبه مجرتنا.
ويبلغ عمر المجرة حوالي 13.6 مليار سنة، وهو ما لا يقل كثيرا عن عمر الكون بأكمله (13.7 مليار سنة) بحسب العلماء. تم العثور على أقدم النجوم في المجرة في مجموعات كروية؛ ومن خلال عمرها يتم حساب عمر المجرة.
.png)
مجرتنا هي جزء من مجموعة أكبر من المجرات الأخرى، والتي نسميها المجموعة المحلية للمجرات، والتي تضم أقمار مجرة سحابتي ماجلان الكبرى والصغرى، وسديم المرأة المسلسلة (M 31, NGC 224)، ومجرة المثلث (M33). ، NGC 598) وحوالي 50 مجرة أخرى. بدورها، تعد المجموعة المحلية من المجرات جزءًا من عنقود العذراء الفائق الذي يبلغ حجمه 150 مليون سنة ضوئية.
كوكب الأرض، النظام الشمسي، مليارات النجوم والأجرام السماوية الأخرى - كل هذا هو مجرتنا درب التبانة - تشكيل ضخم بين المجرات، حيث يطيع كل شيء قوانين الجاذبية. بيانات حول ماذا الأبعاد الحقيقيةالمجرات تقريبية فقط. والشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن هناك المئات، وربما حتى الآلاف، من هذه التكوينات، أكبر أو أصغر، في الكون.
مجرة درب التبانة وما يحيط بها
الجميع الأجرام السماويةبما في ذلك مجرة درب التبانة، فإن الكواكب والأقمار والكويكبات والمذنبات والنجوم في حركة مستمرة. ولدت كل هذه الأشياء في الدوامة الكونية للانفجار الكبير، وهي في طريق تطورها. البعض لديه المزيد العصر القديمومن الواضح أن الآخرين أصغر سناً.
يدور تكوين الجاذبية حول المركز، بينما تدور الأجزاء الفردية من المجرة بسرعات مختلفة. إذا كانت سرعة دوران القرص المجري معتدلة تمامًا في المركز، فإن هذه المعلمة تصل في المحيط إلى قيم 200-250 كم/ثانية. وتقع الشمس في إحدى هذه المناطق، بالقرب من مركز قرص المجرة. المسافة منه إلى مركز المجرة 25-28 ألف سنة ضوئية. بدوره الكاملحول المحور المركزيتكمل الشمس والنظام الشمسي تكوينهما الجاذبي خلال 225-250 مليون سنة. وبناء على ذلك، طوال تاريخ وجوده، طار النظام الشمسي حول المركز 30 مرة فقط.
مكان المجرة في الكون
تجدر الإشارة إلى ميزة واحدة ملحوظة. إن موقع الشمس وبالتالي كوكب الأرض مناسب للغاية. يخضع القرص المجري باستمرار لعملية ضغط. وتعود هذه الآلية إلى التناقض بين سرعة دوران الفروع الحلزونية وحركة النجوم التي تتحرك داخل القرص المجري وفق قوانينها الخاصة. أثناء الضغط، تحدث عمليات عنيفة مصحوبة بأشعة فوق بنفسجية قوية. تقع الشمس والأرض بشكل مريح في الدائرة القشرية، حيث لا يوجد مثل هذا النشاط القوي: بين فرعين لولبيين على حدود أذرع درب التبانة - القوس وبيرسيوس. وهذا ما يفسر الهدوء الذي نبقى فيه كذلك منذ وقت طويل. منذ أكثر من 4.5 مليار سنة، لم نتأثر بالكوارث الكونية.
هيكل مجرة درب التبانة
القرص المجري ليس متجانسا في تركيبته. مثل أنظمة الجاذبية الحلزونية الأخرى، تحتوي مجرة درب التبانة على ثلاث مناطق مميزة:
- نواة تتكون من عنقود نجمي كثيف يحتوي على مليار نجم بأعمار مختلفة؛
- والقرص المجري نفسه، الذي يتكون من مجموعات من النجوم والغازات النجمية والغبار؛
- الهالة الكروية - المنطقة التي تقع فيها العناقيد الكروية والمجرات القزمة، مجموعات منفصلةنجوم, الغبار الكونيوالغاز.
بالقرب من مستوى القرص المجري توجد نجوم شابة متجمعة في مجموعات. كثافة العناقيد النجمية في وسط القرص أعلى. وبالقرب من المركز تبلغ الكثافة 10000 نجم لكل فرسخ نجمي مكعب. في المنطقة التي يقع فيها النظام الشمسي، تبلغ كثافة النجوم بالفعل 1-2 نجم لكل 16 فرسخًا فلكيًا مكعبًا. كقاعدة عامة، لا يزيد عمر هذه الأجرام السماوية عن عدة مليارات من السنين.
ويتركز الغاز البينجمي أيضًا حول مستوى القرص، ويخضع لقوى الطرد المركزي. بالرغم من سرعة ثابتةعند دوران الفروع الحلزونية، يتم توزيع الغاز بين النجوم بشكل غير متساو، مما يشكل مناطق كبيرة وصغيرة من الغيوم والسديم. ومع ذلك، المجرة الرئيسية مواد البناءهي المادة المظلمة. وتتغلب كتلتها على الكتلة الإجمالية لجميع الأجرام السماوية التي تشكل مجرة درب التبانة.
إذا كان هيكل المجرة واضحًا وشفافًا تمامًا في المخطط، فمن المستحيل تقريبًا فحص المناطق المركزية لقرص المجرة. إن سحب الغاز والغبار وعناقيد الغاز النجمي تخفي عن أنظارنا الضوء القادم من مركز مجرة درب التبانة، والتي يعيش فيها وحش فضائي حقيقي - ثقب أسود هائل. تبلغ كتلة هذا العملاق حوالي 4.3 مليون متر مكعب. بجانب العملاق يوجد ثقب أسود أصغر. وتكتمل هذه الشركة القاتمة بمئات الثقوب السوداء القزمة. الثقوب السوداء في درب التبانة لا تلتهم المادة النجمية فحسب، بل تعمل أيضًا كمستشفى للولادة، حيث تقذف مجموعات ضخمة من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات في الفضاء. ومنهم يتكون الهيدروجين الذري - الوقود الرئيسي لقبيلة النجوم.
يقع شريط العبور في منطقة قلب المجرة. ويبلغ طوله 27 ألف سنة ضوئية. تسود هنا النجوم القديمة، العمالقة الحمراء، التي تغذي مادتها النجمية الثقوب السوداء. ويتركز الجزء الأكبر من الهيدروجين الجزيئي في هذه المنطقة، والذي يعمل بمثابة مادة البناء الرئيسية لعملية تكوين النجوم.
من الناحية الهندسية، يبدو هيكل المجرة بسيطًا جدًا. كل ذراع حلزونية، وهناك أربعة منها في درب التبانة، تنبع من حلقة غازية. تتباعد الأكمام بزاوية 20 درجة. عند الحدود الخارجية لقرص المجرة، العنصر الرئيسي هو الهيدروجين الذري، الذي ينتشر من مركز المجرة إلى محيطها. سمك طبقة الهيدروجين الموجودة على أطراف مجرة درب التبانة أوسع بكثير مما هي عليه في المركز، في حين أن كثافتها منخفضة للغاية. يتم تسهيل تفريغ طبقة الهيدروجين من خلال تأثير المجرات القزمة، التي كانت تتابع مجرتنا عن كثب منذ عشرات المليارات من السنين.
النماذج النظرية لمجرتنا
حتى أن علماء الفلك القدماء حاولوا إثبات أن الشريط المرئي في السماء هو جزء من قرص نجمي ضخم يدور حول مركزه. تم دعم هذا البيان من خلال الحسابات الرياضية التي تم إجراؤها. ولم يكن من الممكن الحصول على فكرة عن مجرتنا إلا بعد آلاف السنين، عندما جاءوا لمساعدة العلم طرق مفيدةاستكشاف الفضاء. كان التقدم في دراسة طبيعة درب التبانة هو عمل الإنجليزي ويليام هيرشل. وفي عام 1700، تمكن من إثبات أن مجرتنا على شكل قرص بشكل تجريبي.
بالفعل في عصرنا، اتخذت البحوث منعطفا مختلفا. واعتمد العلماء على مقارنة حركات النجوم التي توجد بينها مسافات مختلفة. باستخدام طريقة المنظر، تمكن جاكوب كابتين من تحديد قطر المجرة تقريبًا، والذي يبلغ حسب حساباته 60-70 ألف سنة ضوئية. وبناء على ذلك تم تحديد مكان الشمس. اتضح أنها تقع بعيدًا نسبيًا عن مركز المجرة الهائج وعلى مسافة كبيرة من محيط درب التبانة.
النظرية الأساسية لوجود المجرات هي نظرية عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي إدوين هابل. لقد توصل إلى فكرة تصنيف جميع تكوينات الجاذبية، وتقسيمها إلى مجرات إهليلجية وتكوينات حلزونية. وتمثل المجرات الحلزونية الأخيرة المجموعة الأكبر التي تضم تكوينات ذات أحجام مختلفة. أكبر مجرة حلزونية تم اكتشافها مؤخرًا هي NGC 6872، والتي يبلغ قطرها أكثر من 552 ألف سنة ضوئية.
المستقبل المتوقع والتوقعات
يبدو أن مجرة درب التبانة عبارة عن تشكيل جاذبية مدمج ومنظم. على عكس جيراننا، فإن منزلنا الواقع بين المجرات هادئ تمامًا. تؤثر الثقوب السوداء بشكل منهجي على قرص المجرة، مما يؤدي إلى تقليل حجمه. لقد استمرت هذه العملية بالفعل عشرات المليارات من السنين، ومن غير المعروف إلى أي مدى ستستمر. التهديد الوحيد الذي يلوح في الأفق على مجرتنا يأتي من أقرب جيرانها. مجرة المرأة المسلسلة تقترب منا بسرعة. يقترح العلماء أن اصطدام اثنين أنظمة الجاذبيةقد يحدث خلال 4.5 مليار سنة.
مثل هذا الاندماج في الاجتماع سيعني نهاية العالم الذي اعتدنا على العيش فيه. سيتم امتصاص مجرة درب التبانة، وهي أصغر حجما، من خلال التكوين الأكبر. فبدلاً من تشكيلتين حلزونيتين كبيرتين، ستظهر مجرة إهليلجية جديدة في الكون. وحتى هذا الوقت، ستكون مجرتنا قادرة على التعامل مع أقمارها الصناعية. سيتم امتصاص مجرتين قزمتين - سحابتي ماجلان الكبرى والصغرى - في درب التبانة خلال 4 مليارات سنة.
إذا كان لديك أي أسئلة، اتركها في التعليقات أسفل المقال. سنكون سعداء نحن أو زوارنا بالرد عليهم
> درب التبانة
درب التبانة– المجرة الحلزونية مع النظام الشمسي : حقائق مثيرة للاهتمامالحجم والمساحة والكشف والاسم ودراسة الفيديو والهيكل والموقع.
درب التبانة هي مجرة حلزونية تمتد على مساحة 100.000 سنة ضوئية وتقع فيها المجموعة الشمسية.
إذا كان لديك مكان بعيد عن المدينة، حيث يكون الجو مظلمًا ويتمتع بإطلالة جميلة على السماء المرصعة بالنجوم، فقد تلاحظ وجود خط خافت من الضوء. هذه مجموعة تضم ملايين الأضواء الساطعة الصغيرة والهالات المتوهجة. النجوم أمامك مجرة درب التبانة.
ولكن ما هي؟ في البداية، مجرة درب التبانة عبارة عن مجرة حلزونية قضيبية تعد موطنًا للنظام الشمسي. من الصعب أن نطلق على المجرة الأم اسم فريد من نوعه، لأن هناك مئات المليارات من المجرات الأخرى في الكون، والعديد منها متشابه.
حقائق مثيرة للاهتمام حول مجرة درب التبانة
- بدأت مجرة درب التبانة بالتشكل كمجموعة من المناطق الكثيفة بعد ذلك الانفجار العظيم. كانت النجوم الأولى التي ظهرت في العناقيد الكروية، والتي لا تزال موجودة. هذه هي أقدم النجوم في المجرة.
- زادت المجرة معالمها بسبب الامتصاص والاندماج مع غيرها. وهي الآن تأخذ النجوم بعيدا مجرة قزمةالقوس وسحب ماجلان.
- تتحرك مجرة درب التبانة عبر الفضاء بتسارع قدره 550 كم/ث بالنسبة لإشعاع الخلفية الكونية الميكروي؛
- يتربص الثقب الأسود الهائل Sagittarius A* في مركز المجرة. كتلتها أكبر بـ 4.3 مليون مرة من كتلة الشمس؛
- ويدور الغاز والغبار والنجوم حول المركز بسرعة 220 كم/ث. وهذا مؤشر مستقر، مما يدل على وجود غلاف المادة المظلمة؛
- ومن المتوقع حدوث تصادم مع مجرة المرأة المسلسلة خلال 5 مليارات سنة. ويعتقد البعض أن مجرة درب التبانة هي نظام مزدوجدوامة عملاقة
اكتشاف وتسمية مجرة درب التبانة
مجرتنا درب التبانة لديها تماما اسم مثير للاهتمام، حيث أن الضباب الضبابي يشبه أثر الحليب. الاسم له جذور قديمة ويتم ترجمته من اللاتينية "Via Lactea". وهذا الاسم يظهر بالفعل في كتاب "الدهشة" لناصر الدين الطوسي. وكتب: “يمثلها العديد من النجوم الصغيرة والمتجمعة بكثافة. وهي تقع بالقرب من بعضها البعض، بحيث تبدو مثل البقع. اللون يشبه الحليب..." استمتع بصورة لمجرة درب التبانة بذراعيها ومركزها (طبعًا لا يستطيع أحد التقاط صورة لمجرتنا، لكن هناك تصميمات مشابهة وبيانات هيكلية دقيقة توفر فكرة عن مظهر المجرة) الوسط والذراعين).
اعتقد العلماء أن مجرة درب التبانة مليئة بالنجوم، لكن هذا بقي مجرد تخمين حتى عام 1610. في ذلك الوقت، وجه غاليليو غاليلي أول تلسكوب إلى السماء ورأى نجومًا فردية. كما فتحت الناس حقيقة جديدة: هناك عدد أكبر بكثير من النجوم مما كنا نعتقد، وهي جزء من مجرة درب التبانة.
اعتقد إيمانويل كانط عام 1755 أن درب التبانة عبارة عن مجموعة من النجوم متحدة بجاذبية مشتركة. قوة الجاذبيةيتسبب في تدوير الكائنات وتسطيحها في شكل قرص. في عام 1785، حاول ويليام هيرشل إعادة تشكيل شكل المجرة، لكنه لم يدرك أن معظمها كان مخفيًا خلف ضباب من الغبار والغاز.
تغير الوضع في العشرينيات. نجح إدوين هابل في إقناعنا بأننا لا نرى سدمًا حلزونية، بل مجرات فردية. عندها سنحت الفرصة لتحقيق شكلنا. منذ تلك اللحظة أصبح من الواضح أن هذه كانت مجرة حلزونية منعت. شاهد الفيديو لاستكشاف بنية مجرة درب التبانة واستكشاف مجموعاتها الكروية ومعرفة عدد النجوم التي تعيش في المجرة.
مجرتنا: منظر من الداخل
عالم الفيزياء الفلكية أناتولي زاسوف يتحدث عن المكونات الرئيسية لمجرتنا، الوسط النجمي والمجموعات الكروية:
موقع مجرة درب التبانة
يمكن التعرف سريعًا على مجرة درب التبانة في السماء بفضل خطها الأبيض العريض والممدود، الذي يذكرنا بمسار حليبي. ومن المثير للاهتمام أن هذه المجموعة النجمية كانت متاحة للعرض منذ تكوين الكوكب. في الواقع، تعمل هذه المنطقة كمركز المجرة.
ويبلغ قطر المجرة 100 ألف سنة ضوئية. ولو استطعت النظر إليه من الأعلى للاحظت انتفاخا في مركزه، تنبثق منه 4 أذرع حلزونية كبيرة. ويمثل هذا النوع ثلثي مجرات الكون.
على عكس اللولب المعتاد، تحتوي العينات ذات العبور على قضيب في المنتصف بفرعين. تمتلك مجرتنا ذراعين رئيسيين وذراعين صغيرين. يقع نظامنا في ذراع أوريون.
مجرة درب التبانة ليست ثابتة، وتدور في الفضاء، حاملة معها كل الأشياء. ويتحرك النظام الشمسي حول مركز المجرة بسرعة 828 ألف كيلومتر في الساعة. لكن المجرة ضخمة بشكل لا يصدق، لذا فإن مرورها الواحد يستغرق 230 مليون سنة.
تتراكم الكثير من الغبار والغاز في الأذرع الحلزونية، مما يخلق ظروفًا ممتازة لتكوين نجوم جديدة. تمتد الأذرع من قرص المجرة، وتمتد لحوالي 1000 سنة ضوئية.
وفي وسط مجرة درب التبانة يمكنك رؤية انتفاخ مليء بالغبار والنجوم والغاز. ولهذا السبب، لا يمكنك رؤية سوى نسبة صغيرة من إجمالي عدد نجوم المجرة. الأمر كله يتعلق بالغاز الكثيف وضباب الغبار الذي يحجب الرؤية.
يوجد في المركز ثقب أسود هائل، أكبر بمليارات المرات من كتلة الشمس. على الأرجح، كان أصغر بكثير، لكن النظام الغذائي المنتظم من الغبار والغاز سمح له بالنمو. هذا شره لا يصدق، لأنه في بعض الأحيان يتم امتصاص النجوم. بالطبع، من المستحيل رؤيته مباشرة، ولكن تأثير الجاذبيةتتبع.
وتوجد حول المجرة هالة من الغاز الساخن، حيث تعيش النجوم القديمة والعناقيد الكروية. ويمتد على مئات الآلاف من السنين الضوئية، ولكنه يحتوي على 2% فقط من النجوم الموجودة في القرص. دعونا لا ننسى المادة المظلمة (90٪ من كتلة المجرة).
هيكل وتكوين مجرة درب التبانة
وعند رصدها يتضح أن مجرة درب التبانة تقسم الفضاء السماوي إلى نصفي كرة متطابقين تقريبا. يشير هذا إلى أن نظامنا يقع بالقرب من مستوى المجرة. ومن الملاحظ أن المجرة مستوى منخفضسطوع السطح بسبب تركيز الغاز والغبار في القرص. وهذا لا يجعل من المستحيل رؤية مركز المجرة فحسب، بل يجعل من المستحيل أيضًا فهم ما يختبئ على الجانب الآخر. يمكنك بسهولة تحديد مركز مجرة درب التبانة في الرسم البياني أدناه.
إذا تمكنت من الهروب إلى ما وراء مجرة درب التبانة والحصول على منظور من أعلى إلى أسفل، فسوف ترى دوامة بقضيب. يمتد على أكثر من 120.000 سنة ضوئية وعرضه 1000 سنة ضوئية. لسنوات عديدة، اعتقد العلماء أنهم رأوا 4 أذرع، ولكن لا يوجد سوى اثنين منهم: Scutum-Centauri وSagittarius.
يتم إنشاء الأذرع بواسطة موجات كثيفة تدور حول المجرة. إنهم يتحركون في جميع أنحاء المنطقة، لذلك يقومون بضغط الغبار والغاز. تؤدي هذه العملية إلى ولادة النجوم النشطة. ويحدث هذا في جميع المجرات من هذا النوع.
إذا صادفت صورًا لمجرة درب التبانة، فهي كلها تفسيرات فنية أو مجرات أخرى مماثلة. وكان من الصعب علينا أن نفهم ذلك مظهر، لأننا موجودون في الداخل. تخيل أنك تريد وصف الجزء الخارجي من المنزل إذا لم تترك جدرانه مطلقًا. ولكن يمكنك دائمًا النظر من النافذة وإلقاء نظرة على المباني المجاورة. في الصورة السفلية يمكنك بسهولة فهم مكان تواجد النظام الشمسي في مجرة درب التبانة.
الارض و البعثات الفضائيةأوضح أن المجرة هي موطن لـ 100-400 مليار نجم. ومن الممكن أن يكون لكل منها كوكب واحد، أي أن مجرة درب التبانة قادرة على استيعاب مئات المليارات من الكواكب، 17 مليار منها مماثلة للأرض في الحجم والكتلة.
ما يقرب من 90٪ من كتلة المجرة تذهب إلى المادة المظلمة. لا أحد يستطيع أن يشرح ما نواجهه. من حيث المبدأ، لم تتم رؤيته بعد، ولكننا نعرف وجوده بفضل دوران المجرة السريع والمؤثرات الأخرى. وهذا هو ما يمنع المجرات من التدمير أثناء الدوران. شاهد الفيديو لتعرف المزيد عن نجوم درب التبانة.
عدد النجوم في المجرة
عالم الفلك أليكسي راستورجيف يتحدث عن عمر النجوم والعناقيد النجمية وخصائص قرص المجرة:
موقع الشمس في مجرة درب التبانة
بين الذراعين الرئيسيين توجد ذراع أوريون، حيث يقع نظامنا على بعد 27000 سنة ضوئية من المركز. لا يوجد أي معنى للشكوى من البعد، لأن هناك ثقب أسود هائل (القوس A*) يكمن في الجزء المركزي.
يستغرق نجمنا الشمس 240 مليون سنة للدوران حول المجرة ( سنة الفضاء). هذا يبدو لا يصدق، لأنه آخر مرةعندما كانت الشمس في هذه المنطقة، كانت الديناصورات تجوب الأرض. طوال فترة وجوده، قام النجم بحوالي 18-20 رحلة جوية. أي أنها ولدت في 18 أبريل سنوات الفضاءمضت، وعمر المجرة هو 61 سنة كونية.
مسار تصادم مجرة درب التبانة
إن مجرة درب التبانة لا تدور فحسب، بل تتحرك أيضًا في الكون نفسه. وعلى الرغم من أن المساحة كبيرة، إلا أنه لا أحد في مأمن من الاصطدامات.
تشير التقديرات إلى أنه بعد حوالي 4 مليارات سنة، ستصطدم مجرتنا درب التبانة بمجرة المرأة المسلسلة. إنهم يقتربون بسرعة 112 كم / ثانية. بعد الاصطدام، يتم تنشيط عملية ولادة النجوم. بشكل عام، أندروميدا ليست المتسابقة الأفضل، حيث اصطدمت بمجرات أخرى في الماضي (حلقة غبار كبيرة بشكل ملحوظ في المركز).
لكن لا ينبغي لأبناء الأرض أن يقلقوا بشأن الحدث المستقبلي. بعد كل شيء، بحلول ذلك الوقت سوف تنفجر الشمس بالفعل وتدمر كوكبنا.
ما التالي بالنسبة لمجرة درب التبانة؟
ويعتقد أن مجرة درب التبانة قد تكونت نتيجة اندماج مجرات أصغر. تستمر هذه العملية، حيث تندفع مجرة المرأة المسلسلة نحونا بالفعل لتكوين شكل بيضاوي عملاق خلال 3-4 مليارات سنة.
إن مجرتي درب التبانة والمرأة المسلسلة لا توجدان في عزلة، ولكنهما متضمنتان فيهما المجموعة المحلية، والتي تعد أيضًا جزءًا من Virgo Supercluster. هذه المنطقة العملاقة (110 مليون سنة ضوئية) هي موطن لـ 100 مجموعة وعناقيد مجرية.
إذا لم تتمكن من الإعجاب بمجرتك الأصلية، فافعل ذلك في أقرب وقت ممكن. ابحث عن مكان هادئ ومظلم مع في الهواء الطلقواستمتع فقط بمجموعة النجوم المذهلة هذه. ودعونا نذكركم أن الموقع يحتوي على نموذج افتراضي ثلاثي الأبعاد لمجرة درب التبانة، والذي يسمح لكم بدراسة جميع النجوم والمجموعات والسدم و الكواكب الشهيرةمتصل. وستساعدك خريطة النجوم الخاصة بنا في العثور على كل هذه الأجرام السماوية في السماء بنفسك إذا قررت شراء تلسكوب.
موقع وحركة درب التبانة