المجرة عبارة عن مجموعة ضخمة من النجوم ، والعناقيد النجمية ، والغاز بين النجوم والغبار ، والمادة المظلمة ، وكلها متماسكة معًا بفعل الجاذبية. كلمة "مجرة" مشتقة من الكلمة اليونانية "galaxias" والتي تعني "درب التبانة" ، وهي إشارة إلى مجرتنا درب التبانة.
تظهر المجرات في السماء كغيوم ضخمة من الضوء تمتد آلاف السنين الضوئية. يحتمل أن يكون هناك أكثر من 170 مليار مجرة في الكون المرئي. بعضها يسمى بالمجرات القزمية ، وهي صغيرة جدًا تضم حوالي 10 ملايين نجم ، في حين أن البعض الآخر ضخم يحتوي على ما يقدر بنحو 100 تريليون نجم. تربط الجاذبية النجوم ببعضها البعض ، لذلك لا تتجول بحرية في الفضاء. يأتي الضوء الذي نراه من كل من هذه المجرات من النجوم الموجودة بداخلها.
نحن نعيش على كوكب يسمى الأرض وهو جزء من نظامنا الشمسي. يقع نظامنا الشمسي داخل مجرة. شمسنا هي واحدة من أكثر من 100 مليار نجم في مجرة تسمى درب التبانة. كل النجوم التي نراها في سماء الليل هي جزء من درب التبانة. ومثل نظامنا الشمسي ، مجرتنا في حالة حركة. تدور النجوم داخل مجرة درب التبانة حول اللب المركزي. درب التبانة نفسها تتحرك كذلك. في الواقع ، يبدو أن جميع المجرات في الكون تبتعد عن بعضها البعض بسرعات هائلة.
يتم تصنيف المجرات وفقًا لشكلها. تسمى بعض المجرات "الحلزونية" لأنها تبدو مثل دواليب الهواء العملاقة في السماء. المجرة التي نعيش فيها ، درب التبانة ، هي مجرة حلزونية. يطلق على بعض المجرات اسم "إهليلجي" لأنها تبدو مثل الكرات المسطحة. قد تسمى المجرة "غير منتظمة" إذا لم يكن لها شكل حقيقي.
مخطط تصنيف هابل
تم تخصيص حرف لكل مجرة - E = بيضاوي الشكل ، S = حلزوني ، Irr = غير منتظم
دعونا نلقي نظرة على خصائص أربع مجموعات رئيسية من المجرات:
1. المجرة الحلزونية
يُعتقد أن المجرات الحلزونية أصغر من المجرات الإهليلجية ، حيث تحترق المجرات الحلزونية من خلال غازها ويبطئ تكوين النجوم ، وتفقد شكلها الحلزوني وتتطور ببطء إلى مجرات إهليلجية.
تُعرف مجرات S0 أيضًا باسم المجرات العدسية.
2. المجرة الحلزونية المشدودة
3. المجرة البيضاوية
4. المجرة غير المنتظمة
5. مجرة النجمي
تكوين وتطور المجرات
هناك نوعان من النظريات الرائدة لشرح كيفية تشكل المجرات الأولى.
يقول أحدهم أن المجرات ولدت عندما انهارت سحب هائلة من الغاز والغبار تحت تأثير الجاذبية الخاصة بها ، مما سمح للنجوم بالتشكل.
ويقول الآخر إن الكون الجديد احتوى على العديد من "الكتل" الصغيرة من المادة ، والتي تجمعت معًا لتشكل مجرات. قام تلسكوب هابل الفضائي بتصوير العديد من هذه الكتل ، والتي قد تكون مقدمة للمجرات الحديثة. وفقًا لهذه النظرية ، كانت معظم المجرات الكبيرة المبكرة عبارة عن حلزونات. لكن مع مرور الوقت ، اندمجت العديد من اللوالب لتشكل بيضاوي الشكل.
لم تتوقف عملية تكوين المجرات. يستمر كوننا في التطور. كثيرًا ما تلتهم المجرات الأكبر حجمًا المجرات الصغيرة. قد تحتوي مجرة درب التبانة على بقايا العديد من المجرات الأصغر التي ابتلعتها خلال حياتها الطويلة. تقوم مجرة درب التبانة بهضم مجرتين صغيرتين على الأقل حتى الآن وقد تجذب مجرتين أخريين خلال المليارات القليلة القادمة.
عندما تقترب مجرتان أو أكثر من بعضهما البعض ، فإن قوى الجاذبية ستجذب المجرات نحو بعضها البعض. يزداد جاذبية الجاذبية هذه مع انتقال المجرات تجاه بعضها البعض. قد تمر المجرات ببعضها البعض أو تصطدم.
مجرات الهوائيات هي مثال على اثنين من الحلزونات التي هي في طور الاصطدام. لن نرى النتيجة النهائية خلال حياتنا لأن هذه العملية تستغرق مئات الملايين من السنين.
في بعض الأحيان ، تنغمس المجرات الأصغر في مجرات أكبر. ينتج عن هذا النوع من الاصطدام تأثير تموج ، مثل إلقاء صخرة في بركة. مجرة عجلة العربة هي مثال على هذا النوع من الاصطدام. تشير الحلقة الخارجية للنجوم الزرقاء في هذه المجرة إلى تموج تشكل النجوم نتيجة الاصطدام.
مجرة درب التبانة وأندروميدا مثالان على مجرتين حلزونيتين قد تصطدمان في النهاية (حوالي 5 مليارات سنة في المستقبل).
يمكن أن تستغرق عمليات دمج المجرات في أي مكان من بضع مئات من الملايين إلى بضعة مليارات من السنين حتى تكتمل. يمكنهم إطلاق رشقات نارية مكثفة من تشكيل نجم جديد وحتى إنشاء ثقوب سوداء عملاقة.
مجرة درب التبانة هي مجرتنا الرئيسية في الكون. نظامنا الشمسي - الذي يضم الشمس والأرض وسبعة كواكب أخرى - هو جزء من هذه المجرة ، تسمى درب التبانة. تحتوي مجرة درب التبانة على مئات المليارات من النجوم مثل شمسنا. كل النجوم والكواكب هي جزء من مجرة درب التبانة. أقرب جيراننا هو Proxima Centauri. يبعد حوالي 4.2 سنة ضوئية عن الأرض. تقع الأرض في منتصف الطريق تقريبًا بين مركز درب التبانة وحافتها الخارجية.
يُعرف مركز دوران مجرة درب التبانة باسم مركز المجرة ويقع على بعد حوالي 26000 سنة ضوئية من الأرض في اتجاه الأبراج القوس والحواء والعقرب.
درب التبانة عبارة عن مجموعة من حوالي 50 مجرة تسمى المجموعة المحلية. أكبر وأكبر المجرات في المجموعة المحلية هي مجرة درب التبانة ومجرة المرأة المسلسلة ومجرة المثلث. كل من هذه المجرات لديها مجموعة من المجرات الفضائية المحيطة بها.
مجرة أندروميدا هي أقرب مجرة من مجرة درب التبانة وتبعد حوالي مليوني سنة ضوئية. من المقرر أن تصطدم مجرة درب التبانة مع مجرة المرأة المسلسلة في حوالي 5 مليارات سنة.
أجزاء من درب التبانة
1. قرص المجرة - توجد هنا معظم نجوم مجرة درب التبانة التي يزيد عددها عن 200 مليار نجم. يتكون القرص المجري من الأجزاء التالية:
2. العناقيد الكروية - تنتشر بضع مئات منها فوق وتحت القرص. النجوم هنا أقدم بكثير من تلك الموجودة في قرص المجرة.
3. هالو - منطقة كبيرة قاتمة تحيط بالمجرة بأكملها. إنه مصنوع من غاز ساخن وربما مادة مظلمة. تقع معظم كتلة المجرة في الأجزاء الخارجية من المجرة (مثل الهالة) ، حيث يوجد القليل من الضوء المنبعث من النجوم أو الغازات.
سحابة ماجلان الكبيرة (LMC) هي مجرة قزمة تابعة لمجرة درب التبانة وهي من بين أقرب المجرات إلى الأرض. يبعد حوالي 163 ألف سنة ضوئية عن الأرض. جنبا إلى جنب مع المجرة القزمة المرافقة لها سحابة ماجلان الصغيرة ، يمكن رؤية LMC كسحابة خافتة في سماء نصف الكرة الجنوبي. تقع على حدود الأبراج دورادو ومنسا. تستهلك مجرة درب التبانة الغاز المتدفق من غيوم ماجلان. في النهاية ، قد تصطدم هاتان المجرتان الأصغر بمجرة درب التبانة. يحتوي كل من LMC و SMC على مناطق تشكل النجوم ، وكان LMC موقعًا لانفجار مستعر أعظم مذهل عام 1987.
مجرة المرأة المسلسلة هي أقرب مجرة إلى مجرة درب التبانة. سميت هذه المجرة باسم كوكبة أندروميدا. يُعرف أيضًا باسم Messier 31 أو M31. تقع هذه المجرة الحلزونية على مسافة 2.5 مليون سنة ضوئية من مجرتنا. إنها الأكبر في المجموعة المحلية أو الكتلة المحلية ولكنها ليست أكبر مجرة بشكل عام.
يُعتقد أن هذه المجرة تشكلت منذ ما بين 5 إلى 9 مليارات سنة عندما اصطدمت مجرتان صغيرتان واندمجا.
يستخدم علماء الفلك هذه المجرة لفهم أصل المجرات الأخرى لأنها الأقرب إلى كوكبنا. إنه أبعد شيء يمكن رؤيته بالعين المجردة.
تم تصنيف مجرة المرأة المسلسلة على أنها سديم. لديها مجرات ساتلية مختلفة بما في ذلك 14 مجرة قزمة. يبلغ طول هذه المجرة حوالي 260.000 سنة ضوئية.
مجرة أندروميدا تقترب منا بسرعة 100 إلى 140 كيلومترًا في الثانية. أصبحت مجرة المرأة المسلسلة ودرب التبانة أقرب وأقرب بمرور الوقت. يعتقد علماء الفلك أن هاتين المجرتين ستندمجان في غضون 5 مليارات سنة تقريبًا.
تأثير دوبلر والانزياح الأحمر
تأثير دوبلر هو التغيير الظاهر في التردد أو الطول الموجي للموجة التي يدركها مراقب يتحرك بالنسبة لمصدر الموجات.
يقترب من مصادر الضوء لإظهار التحول الأزرق وتراجع مصادر الضوء تظهر انزياح أحمر.
عندما تبتعد النجوم عن النجوم أو الأجسام الأخرى بوتيرة متسارعة ، فهذا هو انزياح أحمر.
عندما يتحرك نجم نحو الأرض ، يتم ضغط أطوال موجاته الضوئية. يؤدي هذا إلى تحول الخطوط المظلمة في الطيف باتجاه نهاية الطيف ذات اللون الأزرق البنفسجي. هذا يعني أن مصدر الضوء الفلكي (نجم أو مجرة) يقترب من الأرض.
استخدم هابل تأثير دوبلر للضوء لقياس السرعة التي تقترب بها النجوم والمجرات منا أو تنحسر. وجد أن جميع المجرات خارج المجموعة المحلية تظهر انزياحًا أحمر في أطيافها ، وهذا يعني أنها يجب أن تبتعد عن الأرض. إذا كانت جميع المجرات خارج المجموعة المحلية تبتعد عن الأرض ، فيجب أن يتوسع الكون بأكمله.
قانون هابل
قانون هابل هو البيان في علم الفلك أن المجرات تبتعد عن بعضها البعض ، وأن السرعة التي تنحسر بها تتناسب مع المسافة. إنه يؤدي إلى صورة الكون المتوسع ومن خلال استقراء الزمن الماضي ، إلى نظرية الانفجار العظيم.
نظرية الانفجار الكبير
النظرية الرائدة حول تكوين الكون تسمى نظرية الانفجار العظيم. وفقًا لهذه النظرية ، منذ حوالي 13.7 مليار سنة ، بدأ الكون بانفجار هائل. بدأ الكون كله يتوسع في كل مكان في نفس الوقت.
