جذبت السماء المرصعة بالنجوم أنظار الناس منذ العصور القديمة. لقد حاولت أفضل العقول في جميع الأمم فهم مكاننا في الكون، وتخيل وتبرير هيكله. لقد أتاح التقدم العلمي الانتقال في دراسة المساحات الشاسعة من الفضاء من الإنشاءات الرومانسية والدينية إلى النظريات التي تم التحقق منها منطقيًا بناءً على العديد من المواد الواقعية. الآن أصبح لدى أي تلميذ فكرة عما تبدو عليه مجرتنا وفقًا لأحدث الأبحاث، ومن ولماذا ومتى أعطاها الكثير اسم شعريوما هو مستقبلها المتوقع.
أصل الاسم
إن عبارة "مجرة درب التبانة" هي في الأساس عبارة عن حشو. تُترجم كلمة Galactikos تقريبًا من اليونانية القديمة وتعني "الحليب". هكذا أطلق سكان البيلوبونيز على مجموعة النجوم في سماء الليل، ونسبوا أصلها إلى هيرا شديدة الغضب: لم ترغب الإلهة في إطعام هرقل، الابن غير الشرعي لزيوس، وفي غضب رشت حليب الثدي. شكلت القطرات مسارًا نجميًا يمكن رؤيته في الليالي الصافية. وبعد قرون، اكتشف العلماء أن النجوم المرصودة ليست سوى جزء صغير من النجوم الموجودة. الأجرام السماوية. لقد أطلقوا اسم المجرة أو نظام درب التبانة على مساحة الكون التي يقع فيها كوكبنا. وبعد التأكد من افتراض وجود تشكيلات أخرى مماثلة في الفضاء، أصبح المصطلح الأول عالميًا بالنسبة لهم.
نظرة من الداخل
المعرفة العلمية حول بنية جزء من الكون، بما في ذلك النظام الشمسي، لم تتعلم الكثير من اليونانيين القدماء. لقد تطور فهم الشكل الذي تبدو عليه مجرتنا من الكون الأرسطي الكروي إلى الكون الكروي النظريات الحديثةحيث يوجد مكان للثقوب السوداء والمادة المظلمة.
حقيقة أن الأرض جزء من نظام درب التبانة تفرض قيودًا معينة على أولئك الذين يحاولون معرفة شكل مجرتنا. للإجابة على هذا السؤال بشكل لا لبس فيه، لا بد من رؤية من الخارج، وعلى مسافة كبيرة من موضوع المراقبة. الآن العلم محروم من مثل هذه الفرصة. أحد البديل للمراقب الخارجي هو جمع البيانات حول بنية المجرة وارتباطها بمعلمات الأنظمة الفضائية الأخرى المتاحة للدراسة.
تتيح لنا المعلومات التي تم جمعها أن نقول بثقة أن مجرتنا لها شكل قرص ذو سماكة (انتفاخ) في المنتصف وأذرع حلزونية متباعدة عن المركز. هذا الأخير يحتوي على معظم نجوم ساطعةأنظمة. ويبلغ قطر القرص أكثر من 100 ألف سنة ضوئية.
بناء
مركز المجرة مخفي بالغبار بين النجوم، مما يجعل من الصعب دراسة النظام. تساعد أساليب علم الفلك الراديوي في التغلب على المشكلة. تتغلب الموجات ذات الطول المعين بسهولة على أي عقبات وتتيح لك الحصول على الصورة المرغوبة. مجرتنا، وفقا للبيانات التي تم الحصول عليها، لديها بنية غير متجانسة.
تقليديا، يمكننا التمييز بين عنصرين متصلين ببعضهما البعض: الهالة والقرص نفسه. يتميز النظام الفرعي الأول بالخصائص التالية:
- الشكل هو المجال.
- ويعتبر مركزها انتفاخا.
- أعلى تركيز للنجوم في الهالة هو سمة الجزء الأوسط منها، ومع اقترابك من الحواف، تنخفض الكثافة بشكل كبير؛
- دوران هذه المنطقة من المجرة بطيء جدًا؛
- تحتوي الهالة بشكل أساسي على نجوم قديمة ذات كتلة منخفضة نسبيًا؛
- تمتلئ مساحة كبيرة من النظام الفرعي بالمادة المظلمة.
كثافة النجوم في قرص المجرة تتجاوز الهالة بشكل كبير. يوجد في الأكمام شباب وحتى ناشئون للتو
المركز والجوهر
يقع "قلب" درب التبانة. وبدون دراسته، من الصعب أن نفهم تمامًا شكل مجرتنا. اسم "الأساسية" في الأعمال العلميةإما أنها تشير فقط إلى المنطقة الوسطى التي يبلغ قطرها بضعة فراسخ فلكية فقط، أو تتضمن انتفاخًا وحلقة غازية، يُعتقد أنها مسقط رأس النجوم. وفيما يلي سيتم استخدام النسخة الأولى من المصطلح.
يواجه الضوء المرئي صعوبة في اختراق مركز درب التبانة: فهو يصطدم به كمية كبيرةالغبار الكوني يخفي كيف تبدو مجرتنا الصور والصور الملتقطة في نطاق الأشعة تحت الحمراء، توسع بشكل كبير معرفة علماء الفلك بالنواة.
دفعت البيانات المتعلقة بخصائص الإشعاع في الجزء المركزي من المجرة العلماء إلى الاعتقاد بوجود ثقب أسود في قلب النواة. وتبلغ كتلته أكثر من 2.5 مليون مرة كتلة الشمس. حول هذا الكائن، وفقًا للباحثين، يدور ثقب أسود آخر، ولكنه أقل إثارة للإعجاب من حيث معالمه. تشير المعرفة الحديثة حول السمات الهيكلية للفضاء إلى أن مثل هذه الأجسام تقع في الجزء المركزي من معظم المجرات.
النور والظلام
إن التأثير المشترك للثقوب السوداء على حركة النجوم يُجري تعديلاته الخاصة على الطريقة التي تبدو بها مجرتنا: فهو يؤدي إلى تغييرات محددة في مدارات ليست نموذجية للأجسام الكونية، على سبيل المثال، بالقرب من النظام الشمسي. شكلت دراسة هذه المسارات والعلاقة بين سرعة الحركة والمسافة من مركز المجرة أساس نظرية المادة المظلمة التي تتطور الآن بشكل نشط. ولا تزال طبيعتها يكتنفها الغموض. إن وجود المادة المظلمة، التي من المفترض أنها تشكل الغالبية العظمى من المادة في الكون، يتم تسجيله فقط من خلال تأثير الجاذبية على المدارات.
فإذا بددنا كل الغبار الكوني الذي يخفي النواة عنا، فسوف تنكشف لنا صورة مذهلة. وعلى الرغم من تركيز المادة المظلمة، فإن هذا الجزء من الكون مليء بالضوء المنبعث من عدد كبير من النجوم. يوجد منها مئات المرات في وحدة المساحة هنا أكثر من تلك الموجودة بالقرب من الشمس. ويشكل حوالي عشرة مليارات منها شريطًا مجريًا، يُسمى أيضًا شريطًا، ذو شكل غير عادي.
الجوز الفضاء
أتاحت لنا دراسة مركز النظام في نطاق الطول الموجي الطويل الحصول على صورة مفصلة بالأشعة تحت الحمراء. كما تبين، فإن مجرتنا تحتوي على بنية في جوهرها تشبه حبة الفول السوداني في قشرتها. هذا "الجوز" هو الجسر الذي يضم أكثر من 20 مليون عملاق أحمر (نجوم ساطعة ولكن أقل حرارة).
تشع الأذرع الحلزونية لمجرة درب التبانة من أطراف الشريط.
إن العمل المرتبط باكتشاف «الفول السوداني» في مركز النظام النجمي لم يسلط الضوء على بنية مجرتنا فحسب، بل ساعد أيضًا على فهم كيفية تطورها. في البداية، كان هناك قرص عادي في مساحة الفضاء، حيث تم تشكيل العبور مع مرور الوقت. تحت تأثير العمليات الداخلية، تغير الشريط شكله وبدأ يشبه الجوز.
منزلنا على خريطة الفضاء
يحدث النشاط في كل من الشريط وفي الأذرع الحلزونية التي تمتلكها مجرتنا. وقد تم تسميتها على اسم الكوكبات التي تم اكتشاف أجزاء من الفروع فيها: أذرع فرساوس، الدجاجة، القنطور، القوس، وأوريون. بالقرب من الأخير (على مسافة لا تقل عن 28 ألف سنة ضوئية من القلب) يوجد النظام الشمسي. وتتميز هذه المنطقة بخصائص معينة، بحسب الخبراء الذين توصلوا إليها احتمال حدوثهالحياة على الارض.
تدور المجرة ونظامنا الشمسي معها. أنماط حركة المكونات الفردية لا تتطابق. يتم تضمين النجوم أحيانًا في الفروع الحلزونية، وأحيانًا يتم فصلها عنها. فقط النجوم البارزة الموجودة على حدود دائرة التموج لا تقوم بمثل هذه "الرحلات". وتشمل هذه الشمس، المحمية من العمليات القوية التي تحدث باستمرار في الذراعين. حتى التحول الطفيف من شأنه أن ينفي جميع الفوائد الأخرى لتطور الكائنات الحية على كوكبنا.
السماء في الماس
الشمس هي مجرد واحدة من العديد من الأجسام المشابهة التي تمتلئ بها مجرتنا. إجمالي عدد النجوم، منفردة أو مجمعة، وفقا لأحدث البيانات، يتجاوز 400 مليار. أقربنا، بروكسيما سنتوري، هو جزء من نظام من ثلاثة نجوم، إلى جانب ألفا سنتوري A وألفا سنتوري B الأكثر بعدا قليلا. تقع ألمع نقطة في سماء الليل، سيريوس أ، في لمعانها، وفقا لمصادر مختلفة، يتجاوز سطوع الشمس بمقدار 17-23 مرة. سيريوس ليس وحيدًا أيضًا؛ فهو برفقة قمر صناعي يحمل اسمًا مشابهًا، ولكن يحمل العلامة B.
غالبًا ما يبدأ الأطفال في التعرف على شكل مجرتنا من خلال البحث في السماء عن نجم الشمال أو نجم ألفا أورسا الصغرى. إنها تدين بشعبيتها لمنصبها أعلاه القطب الشماليأرض. لمعان بولاريس أعلى بكثير من سيريوس (ما يقرب من ألفي مرة أكثر إشراقا من الشمس)، لكنها لا تستطيع تحدي حقوق ألفا الكلبية الكبرىللحصول على لقب ألمع نظراً لبعده عن الأرض (يقدر بـ 300 إلى 465 سنة ضوئية).
أنواع المصابيح
تختلف النجوم ليس فقط في اللمعان والبعد عن الراصد. يتم تعيين قيمة معينة لكل منها (يتم أخذ المعلمة المقابلة للشمس كوحدة)، ودرجة تسخين السطح، واللون.
العمالقة الخارقون لديهم الأحجام الأكثر إثارة للإعجاب. تحتوي النجوم النيوترونية على أعلى تركيز للمادة لكل وحدة حجم. ترتبط خاصية اللون ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة:
- اللون الأحمر هو الأكثر برودة.
- تسخين السطح إلى 6000 درجة مئوية، مثل الشمس، يؤدي إلى ظهور صبغة صفراء؛
- تبلغ درجة حرارة المصابيح البيضاء والزرقاء أكثر من 10000 درجة مئوية.
قد تختلف وتصل إلى الحد الأقصى قبل وقت قصير من انهيارها. تساهم انفجارات السوبرنوفا بشكل كبير في فهم الشكل الذي تبدو عليه مجرتنا. صور هذه العملية التي التقطتها التلسكوبات مذهلة.
وساعدت البيانات التي تم جمعها على أساسها في إعادة بناء العملية التي أدت إلى تفشي المرض والتنبؤ بمصير عدد من الأجسام الكونية.
مستقبل درب التبانة
إن مجرتنا والمجرات الأخرى تتحرك وتتفاعل باستمرار. لقد وجد علماء الفلك أن مجرة درب التبانة استوعبت جيرانها بشكل متكرر. ومن المتوقع حدوث عمليات مماثلة في المستقبل. وبمرور الوقت، ستشمل سحابة ماجلان وعددًا من الأنظمة القزمة الأخرى. من المتوقع حدوث الحدث الأكثر إثارة للإعجاب خلال 3-5 مليارات سنة. سيكون هذا اصطدامًا بالجار الوحيد الذي يمكن رؤيته من الأرض بالعين المجردة. ونتيجة لذلك، ستصبح مجرة درب التبانة مجرة إهليلجية.
المساحات التي لا نهاية لها من الفضاء تدهش الخيال. من الصعب على الشخص العادي أن يدرك ليس فقط حجم مجرة درب التبانة أو الكون بأكمله، بل حتى حجم الأرض. ومع ذلك، بفضل إنجازات العلوم، يمكننا أن نتخيل على الأقل ما هو العالم الفخم الذي نحن جزء منه.
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 مشارف 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. أحدث 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.
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.
انظر الى سماء الليل، خارج إضاءة المدينة، يمكنك أن ترى بوضوح شريطًا عريضًا ومشرقًا يمر عبر السماء بأكملها. أطلق سكان الأرض القدماء على هذا الجسم المشرق الذي تشكل قبل تكوين الأرض بوقت طويل اسم النهر والطريق وأسماء أخرى ذات معاني مماثلة. 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 شيوعا وتشكل ما يقرب من ثلثي جميع المجرات المعروفة للبشرية.
على عكس المجرة الحلزونية العادية، تحتوي المجرة الحلزونية ذات القضيب على نوع من "الجسر" الذي يمر عبر منطقتها المركزية واثنين من الحلزونات الرئيسية. بالإضافة إلى ذلك، يوجد في الجزء الداخلي زوج آخر من الأكمام، والتي على مسافة معينة تتحول إلى هيكل بأربعة أذرع. يقع نظامنا الشمسي في أحد الأذرع الصغيرة المعروفة بذراع أوريون، والتي تقع بين ذراعي بيرسيوس الكبير وذراع القوس.
درب التبانة لا يقف ساكنا. يدور باستمرار حول مركزه. وبالتالي فإن الأذرع تتحرك باستمرار في الفضاء. يتحرك نظامنا الشمسي، جنبًا إلى جنب مع ذراع أوريون، بسرعة تبلغ حوالي 828000 كيلومتر في الساعة. وحتى عندما يتحرك النظام الشمسي بهذه السرعة الهائلة، فإنه سيستغرق 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 كبير منالغبار 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.
تؤكد الأبحاث الحديثة التي أجراها العلماء حقيقة أنه يوجد في مركز مجرة درب التبانة ثقب أسود عملاق، كتلته تعادل 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 عن طريق المراقبة المباشرة، إلا أن علماء الفلك يمكنهم رؤيتها بسبب 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 في المئة من النجوم أكثر من تلك الموجودة في قرص المجرة.
الغبار والغاز والنجوم هي العناصر الأكثر وضوحا في مجرتنا، ولكن درب التبانة تحتوي على عنصر آخر، لا يزال بعيد المنال، وهو المادة المظلمة. لا يستطيع علماء الفلك حتى الآن اكتشافه بشكل مباشر، لكن يمكنهم الحديث عن وجوده بنفس الطريقة كما في حالة الثقوب السوداء، من خلال 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 الفضاء مكان فارغ نسبيًا، إلا أنه قد يكون هناك غبار وغاز ومجرات أخرى على طول الطريق. كما أن مجرتنا ليست محصنة ضد أي لقاء صدفة مع 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، فإن سكان الأرض ليسوا قلقين للغاية بشأن هذه الحقيقة. 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
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.
حركة لدينا النظام الشمسيبسرعة 20 كم/ثانية في اتجاه كوكبة "ليرا" المجاورة لنا - وهذه هي الحركة داخل السحابة النجمية، أو النظام المحلي. إنها صغيرة ولا تمنعنا، 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!
الكتلة المقدرة حاليًا لمجرتنا طرق مختلفة، تساوي مائتي مليار كتلة شمسية، مع احتوائها على جزء من الألف الغاز بين النجوموالغبار. 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، تخمين مظهريمكن بناء 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. نموذج يصف النظرية بشكل مثالي الانفجار العظيم- التفاعل النووي المتسلسل على المستوى المجهري. في البداية، كان هناك نوع من المادة، بسبب أسباب معينةوفي لحظة بدأت تتحرك 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. وبعد ذلك تحت تأثير قوى الجاذبيةو اخرين العمليات الفيزيائيةحدث تكوين أجسام أكبر ذات 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. والمادة المجرية من حيث تركيبها هي ذرات الهيدروجين والهيليوم متحدة مع عناصر أخرى وهي مواد بناءلتكوين 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 الحجم، 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، وبالتالي خلق 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. مواضيع البحث السنوات الأخيرةنسترشد بالاجتماع القادم 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 بناء 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. يوجد في هذه الدورة النجمية الضخمة حوالي 200-400 مليار نجم. 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. ومن غير الممكن معرفة الكتلة الدقيقة لمجرتنا منذ ذلك الحين معظمطيف مرئي من النجوم، مخفي عنا بين أذرع 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. هذا هو المجال الذي يسلط الضوء كمية كبيرةالطاقة، والتي هي في مجموعها 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.
مع مراعاة جزء مركزيالمجرات، الحقيقة التالية تبدو متناقضة. العلماء لفترة طويلةلم أستطع فهم ما كان 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 الصادرة عن 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.