books galaxy components

تعتبر مجرة درب التبانة واحدة من ضمن المجرات الحلزونية الكبيرة، وهي في شكل القرص وتدور حول نفسها دورة كل نحو 250 مليون سنة. ونظرًا لدوران المجرة ودوران النجوم فيها حيث تدور النجوم القريبة من مركز المجرة أسرع من النجوم التي على الحافة بالإضافة إلى اختلاف شدة الجاذبية من مكان إلى مكان داخل المجرة بفعل تزايد كثافة النجوم في بعض الجهات، فتعمل تلك المؤثرات على تكون أذرع حلزونية للمجرة. وتقع المجموعة الشمسية على أحد تلك الأذرع ويسمى ذراع الجبار وهو يقع بالنسبة لمركز المجرة على بعد نحو ثلثي نصف قطر المجرة. كما تشتمل المجرة على عدة أذرعة أخرى حلزونية تبدأ عند المركز متفرعة إلى الخارج، منها ذراع حامل رأس الغول Perseue Arm وهو الذراع الذي يجاورنا مباشرة نحو حافة المجرة، وذراع رامي القوس Sagittarius Arm وهو قريب منا من جهة مركز المجرة، كما تحوي المجرة عدة أذرع أخرى تشغل قرص المجرة. وتسمى الأذرعة بتلك التسميات حيث يتميز كل ذراع بكوكبة شديدة السطوع فيه. فيتميز ذراع حامل رأس الغول بكوكبة حامل رأس الغول وذراع رامي القوس يتميز بوجود كوكبة الرامي (كوكبة)، وكذلك ذراع الجبار Orion Arm فهو يحوي كوكبة الجبار (كوكبة) الذي يحوي أحد السدم الشهيرة وهو سديم الجبار.

وتقسم بنية المجرة إلى ثلاثة أقسام رئيسية:

تحيط هالة كروية الشكل بقرص المجرة ويبلغ قطرها 165.000 سنة ضوئية ويشغلها نوع من الغاز . ويوجد فيه بجانب 150 تجمع نجمي نجوم قديمة معمرة منها تصنيف متغير الشليقان RR-Lyrae، وغاز قليل الكثافة جدا. بخلاف ذلك فيوجد أيضا نجوم زرقاء، وهي نجوم نشأت حديثا نسبيا كبيرة الكتلة شديدة الطاقة. وبالإضافة إلى كل ذلك تقدر مادة مظلمة تكفي لتكوين نحو 1000 مليار كتلة شمسية، إلا أن العلماء لا يزالون لا يعرفون ما هي المادة المظلمة . فهم يتتبعون آثارها ولم يتمكنوا من رؤيتها أو قياسها بأجهزة قياس . وعلى عكس القرص المجري المحتشد بالنجوم، وهو قرص رقيق، فتعتبر الهالة خالية من الغبار ويحتوي فقط على تجمعات نجمية قليلة من نجوم معمرة قديمة من التصنيف النجمي II قليلة المعدنية، وتتخذ كل مجموعة مدارا مائلا بالنسبة إلى مستوى القرص وتدور في أفلاك حول مركز المجرة.

القرص

تعتبر معظم النجوم مجمعة في قرص المجرة توزيعها يكاد يكون منتظما. وهو يحتوي بصفة أساسية على نجوم من التصنيف 2 التي تحتوي على نسبة كبيرة من المعادن (يقصد بالمعادن هنا عناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم).

أذرعة حلزونية

وجزء من الفرص تشكله أذرعة حلزونية توجد المجموعة الشمسية في إحداها. وتتكون الأذرعة من سحابات كبيرة من تجمعات الهيدروجين ومناطق هيدروجين II تنشأ فيها نجوم جديدة. ولذلك يوجد في الأذرعة أيضا نجوم ناشئة. وخلال عمر النجم يتحرك النجم من مكان مولده ويتوزع في القرص. ولكن النجوم العملاقة ذات الكتل الهائلة (أكثر كتلة من الشمس 10 إلى 100 مرة) فلا يتسع لها الوقت للحركة في القرص فهي تنتهي في الذراع التي نشأت فيه. من تلك النجوم العظيمة الكتلة نجد التصنيفات O وB والعمالقة الحمر ونجوم نباضة وكل منهم يبلغ عمره أقل من 100 سنة. وتشكل تلك النجوم نحو 1 % من مجموع نجوم المجرة. ومعظم النجوم في مجرتنا هي نجوم قديمة معمرة تبلغ كتلة كل منها كتلة الشمس أو أصغر قليلا. والمساحة بين الأذرع ليست خالية تماما ولكنها أقل ضياء.

وقد ساعد رصد توزيع مناطق هيدروجين I وهو الهيدروجين المتعادل كهربائياً على معرفة شكل الأذرع. ويسمى كل ذراع باسم كوكبة النجوم التي توجد في اتجاهه.

وتبين الصورة شكل نام المجرة، ولا يمكن رؤية الضوء مباشرة الصادر من مركزها وكذلك يصعب رؤية المناطق خلفه. والشمس (الدائرة الصفراء) فهي تقع بين ذراع رامي القوس وذراع الجبار في كوكبة الجبار.

ربما كان هذا الذراع غير مكتملا (قارن الخط البني في الشكل). وتتحرك الشمس بسرعة قدرها 30 كيلومتر في الثانية في مدارها حول المركز في اتجاه كوكبة حامل رأس الغول. أما الذراع الأصغر الداخلي فهو ذراع القاعدة (أو ذراع قاعدة السفينة). والذراع الخارجي فهو ذراع الدجاجة وهو لا يظهر في الشكل، وربما يعتبر امتدادا لذراع قنطورس.

قامت مجموعة من العلماء من جامعة وسكونسين بنشر بحث في يونيو 2008 عن تقييمهم لأرصاد قاموا بها في نطاق الأشعة تحت الحمراء بواسطة مقراب سبيتزر الفضائي وهي تبين أن مجرتنا لها ذراعين اثنين فقط، تشكل فيها ذراعي الرامي والقاعدة مجرد ذراعين ثانويين خفيفين.

ما هي المؤثرات الفيزيائية التي تؤدي إلى بناء الأذرعة في مجرة، فهي مسألة لم تحلل تماما بكل وضوح. ولكن من المعروف أن النجوم في الأذرعة ليست ثابتة بل تتحرك في تجمعات حول مركز المجرة. ويحول بعض العلماء تفسير تكوين الأذرعة بنظرية موجات كثافة تؤدي إلى زيادة كثافة النجوم في الأذرعة وبالتالي نشأة نجوم جديدة. وبأن التغيرات التي تحدثها الأذرعة من الممكن أن تؤدي إلى حدوث ما يسمى رنين لندبلاد باسم العالم لندبلاد.

نجوم القرص

تحوي مستوي القرص ذو سمك 700 إلى 800 سنة ضوئية نجوما شديدة الضياء التي لا تبعد عن نحو 500 سنة ضوئية في القرص وكذلك نجوم الأذرعة المجرية وهي من التصنيفات A وF، وبعض النجوم العملاقة من التصنيفات A وF وG وK. كذلك توجد في القرص أقزام ذات التصنيف النجمي G و K وM وأقزام بيضاء.

وتماثل معدنية تلك النجوم معدنية الشمس. وربما تصل معدنيتها أحيانا ضعف ما لدى الشمس من نسبة معدنية، وتبلغ أعمارها نحو 1 مليار سنة.

ثم توجد مجموعة النجوم ذات اعمار متوسطة، أي تبلغ أعمارها نحو 5 مليار سنة، ومن ضمنها شمسنا وبعض النجوم القزمة ذات أطياف من تصنيف G و K و M وبعض العمالقة الحمر. وتبلغ نسبة معدنية تلك النجوم أقل من معدنية الشمس بنحو 50%. كما تزداد مدارات النجوم في شكل القطع الناقص ولكنها لا تبعد عن مستوى القرص أكثر من 1500 سنة ضوئية.

عند السمك 2500 سنة ضوئية فوق وتحت مستوى المجرة يوجد ما يسمى " القرص السميك " يوجد به أقزام من الأنواع K و M الحمر ووأقزام بيضاء وبعض من النجوم العملاقة، وكذلك متغيرات ذات دورات تغيير طويلة. يصل عمرها إلى نحو 10 مليار وهي تكون فقيرة في معدنيتها (نحو ربع نسبة معدنية الشمس). وتشبه تلك المجموعة نجوم الحوصلة.

مستوى قرص المجرة ليس مستويا تماما وإنما معوج بعض الشيء من جهة مجرة ماجلان الكبرى وسحابة ماجلان الصغرى وهما مجرتان صغيرتان تتبعان مجرتنا وتؤثر على مجرتنا كما تؤثر المجرة عليهما بقوة، وتبعد مجرتي ماجلان الكبرى والصغرى عنا نحو 160.000 سنة ضوئية (بالمقارنة تبعد المرأة المسلسلة (مجرة) عنا نحو 5و2 مليون سنة ضوئية وتتبعنا في مجموعة المجرات المحلية.

المركز

مقال رئيسي: مركز المجرة

يرى مركز المجرة في كوكبة رامي القوس (كوكبة) وهو يختفي خلف سحب كثيفة قاتمة تحجب رؤياه مباشرة في نطاق الضوء المرئي. بدأ العلماء خلال السنوات الخمسينية من القرن الماضي رصد مركز المجرة بواسطة تلسكوبات الأشعة الراديوية وتلسكوبات الأشعة تحت الحمراء ومسبارات الأشعة السينية فأتاحت لنا اكتساب صورة عن مركز المجرة والمنطقة القريبة منها.

وجد علماء الفلك في المركز مصدرا قويا يشع موجات راديوية وأسموه الرامي أ* وتأتي التلك الأشعة من منطقة صغيرة في المركز. وتوجد في تلك المنطقة تجمعات هائلة من النجوم محصورة في منطقة قطرها نحو 1 سنة ضوئية وتدور فيها حول المركز بدورات تبلغ 100 سنة. علاوة على ذلك وجدوا ثقبا أسودا يحوي نحو 1300 كتلة شمسية تدور حوله نجوم. وأقرب نجم يدور حول هذا الثقب الأسود هو النجم إس2 ويبعد عن مركز المجرة 17 ساعة ضوئية في دورة تبلغ 2 و15 سنة. وقد استطاع العلماء تحديد مساره بكل دقة عبر دورة كاملة، ويستنتجون من حركة النجوم في مركزية أنه لا بد وأن توجد في تلك المنطقة - واتساعها نحو 15 مليون كيلومتر - كتلة تقدر بنحو 3و4 مليون كتلة شمسية (نشر البحث عام 2009). والتفسير المعقول والذي يتمشى مع مشاهدة ذلك التجمع الهائل للمادة لا بد وأن يكون وجود ثقب أسود هائل في مركزالمجرة.

إصدارات أشعة غاما

في يوم 9 نوفمبر 2010 اكتشف العلم الفلكي دوج فينكبانر من مركز هارفارد- سمثسونيان للأبحات الفلكية فقعتين ضخمتين شديدتي الطاقة تنطلقان من وسط المجرة إلى الشمال وإلى الجنوب . وتم اكتشاف ذلك بواسطة مرصد فيرمي الفضائي لأشعة غاما أيضا. ويبلغ قطر الفقاعة منهما نحو 25.000 سنة ضوئية وتمتد عبر الفضاء في الجنوب من كوكبة العذراء إلى كوكبة الكركي. ولا يزال تفسيرها غامضا.

مقارنة الأحجام

يمكن تصور عظمة كبر مجرتنا بما تحويه من 100 مليار إلى 300 مليار نجم عندما نقيسها بمقياس رسم 1:10¹⁷. إذا عادلت قرص قطره 10 كيلومتر وارتفاعه 1 كيلومتر ويشغله في المتوسط 200 مليار جرثومة لكان كل متر مكعب منها به 3 جراثيم، ولكانت الشمس جرثومة بمقاييس 10 نانومتر. وحتى مدار بلوتو لكان يبلغ 1و0 مليمتر، ولكان بلوتو نفسه صغير مثل الأرض لأصبح في حجم ذرة واحدة. من ذلك يتبين كيف أن كثافة النجوم في المجرة بالغة الصغر والمسافات بينها شاسعة.

جيراننا من المجرات القزمة

توجد عدة مجرات قزمة حولنا في حدود 300.000 سنة ضوئية، من ضمنها مجرة ماجلان الكبرى وسحابة ماجلان الصغرى، وهما تابعتان لمجرتنا. ثم توجد مجرة قزمة وهي مجرة الكلب الأكبر (كوكبة) وتبعد عنا مركز مجرتنا نحو 42.000 سنة ضوئية وعن الشمس نحو 25.000 سنة ضوئية. هذه المجرة القزمة تتأثر ب قوة المد والجزر الناشئة من مجرتنا وتتفكك من بعضها مخلفة ورائها فتيل من النجوم يتداخل في مجرتنا. ثم نجد مجرة قزمة أخرى وهي مجرة قزمة الرامي تبعد نحو 50.000 سنة ضوئية وتدور حول درب التبانة في دورات حلزونية، ومجرتنا في سبيل ابتلاعها.

وتعمل مجرتنا على جذب تلك الجيران القريبة نسبيا وهي في سبيل ابتلاعهم وتكتسب بذلك مادة ونجوم. وأثناء عملية الجذب والابتلاع تتخلف من المجرات القزمة تيارات من النجوم ومادة كونية متأثرة بقوى المد والجزر. بذلك تتكون تكوينات مثل " تيار ماجلان" و"تيار العذراء" وغيرها من السحب السريعة على مقربة من المجرة.