يقع النظام الشمسي في المجرة، والتي تسمى أحيانًا درب التبانة. اتفق علماء الفلك على كتابة "مجرتنا" بحرف كبير، والمجرات الأخرى خارج نظامنا النجمي - بحرف صغير - المجرات.

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 (الذي سمي التلسكوب الفضائي باسمه) من "تحليلها" إلى نجوم فردية في عام 1924. بعد ذلك، اختفت كل الشكوك حول الطبيعة الفيزيائية لهذه المجرات وغيرها، 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. من المعروف منذ منتصف الثمانينات أن مجرتنا تحتوي على شريط في المنتصف بين الأذرع الحلزونية. وكغيرها من النجوم، تدور الشمس حول مركز المجرة بسرعة تبلغ حوالي 240 كم/ث (النجوم الأخرى لها سرعة مختلفة). لمدة حوالي 200 مليون سنة، تقوم الشمس وكواكب النظام الشمسي بدورة كاملة حول مركز المجرة. وهذا ما يفسر بعض الظواهر في التاريخ الجيولوجي للأرض، والتي تمكنت خلال وجودها من الدوران حول مركز المجرة 30 مرة.

تأخذ مجرتنا شكل القرص المسطح عند النظر إليها من الجانب. ومع ذلك، هذا القرص لديه ذو شكل غير منتظم. اثنين من الأقمار الصناعية لمجرتنا، سحابتي ماجلان الكبيرة والصغيرة (غير مرئية في نصف الكرة الشمالي للأرض)، بفعل جاذبيتهما، تشوه شكل مجرتنا.

نرى مجرتنا من الداخل، كما لو كنا نشاهد عربة أطفال دائرية، ونحن 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، والمعروفة 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 (GR) أينشتاين. ومع ذلك، ليس من المؤكد بعد أن النسبية العامة صحيحة (هناك نظريات أخرى حول الجاذبية)، لذلك قد يكون لهالة المجرة تفسير آخر.

هناك ما بين 200 إلى 400 مليار نجم في مجرتنا. وهذا ليس كثيرًا بمعايير الكون. هناك مجرات تحتوي على تريليونات من النجوم، على سبيل المثال، في مجرة ​​IC 1101 هناك حوالي 300 تريليون.

10-15% من كتلة مجرتنا عبارة عن غبار وغاز بين النجوم المتناثر (الهيدروجين بشكل رئيسي). وبسبب الغبار نرى مجرتنا في سماء الليل مثل درب التبانة على شكل شريط 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 من الموجات الكهرومغناطيسية، يكون جوهر المجرة مرئيا تماما، 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 تعادل حوالي 40 ألف كتلة شمسية. إن حركة مادة المجرة نحو مركزها تولد أقوى إشعاع من مركز المجرة، وهو ما يلاحظه علماء الفلك في نطاقات مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي.

لا يمكننا رؤية المجرة من الأعلى أو من الجانب لأننا داخلها. 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 مشابهة لمجرتنا.

ويبلغ عمر المجرة حوالي 13.6 مليار سنة، وهو ما لا يقل كثيرا عن عمر الكون بأكمله (13.7 مليار سنة) بحسب العلماء. أقدم النجوم في المجرة موجودة في مجموعات كروية، وحسب عمرها يتم حساب عمر المجرة.

مجرتنا هي جزء من رابطة أكبر للمجرات الأخرى، والتي نسميها المجموعة المحلية للمجرات، والتي تضم أقمار مجرة ​​سحابتي ماجلان الكبيرة والصغيرة، 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، وجميع النجوم التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة موجودة مجرة درب التبانة، وهي مجرة ​​حلزونية قضيبية لها ذراعان متميزان يبدأان من طرفي الشريط.

تم تأكيد ذلك في عام 2005 بواسطة تلسكوب ليمان سبيتزر الفضائي، والذي أظهر أن الشريط المركزي لمجرتنا أكبر مما كان يعتقد سابقًا. المجرات الحلزونيةمنعت - مجرات حلزونية بها شريط ("شريط") من النجوم الساطعة، يخرج من المركز ويعبر المجرة في المنتصف.

تبدأ الأذرع الحلزونية في مثل هذه المجرات عند نهايات القضبان، بينما في المجرات الحلزونية العادية تخرج مباشرة من المركز. تظهر الملاحظات أن حوالي ثلثي المجرات الحلزونية محجوبة. وبحسب الفرضيات الموجودة فإن القضبان هي مراكز لتشكل النجوم تدعم ولادة النجوم في مراكزها. من المفترض أنه من خلال الرنين المداري، يمررون الغاز من الفروع الحلزونية عبرهم. هذه الآلية تضمن التدفق مواد بناءلولادة نجوم جدد. تشكل مجرة ​​درب التبانة، مع مجرة ​​المرأة المسلسلة (M31)، والمثلث (M33)، وأكثر من 40 مجرة ​​تابعة أصغر، المجموعة المحلية من المجرات، والتي تعد بدورها جزءًا من عنقود العذراء العملاق. "باستخدام التصوير بالأشعة تحت الحمراء من تلسكوب سبيتزر التابع لناسا، اكتشف العلماء أن البنية الحلزونية الأنيقة لمجرة درب التبانة لها ذراعان مهيمنان فقط من نهايات الشريط المركزي للنجوم. وكان يُعتقد سابقًا أن مجرتنا تحتوي على أربعة أذرع رئيسية."

/s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png" target="_blank">http://s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png) 0% 50% بدون تكرار rgb(29, 41, 29);"> هيكل المجرة
بواسطة مظهرتشبه المجرة قرصًا (لأن الجزء الأكبر من النجوم يكون على شكل قرص مسطح) يبلغ قطره حوالي 30000 فرسخ فلكي (100000 سنة ضوئية، 1 كوينتيليون كيلومتر) ويقدر متوسط ​​سمك القرص بحوالي 1000 سنة ضوئية، ويبلغ قطر الانتفاخ الموجود في وسط القرص 30 ألف سنة ضوئية. القرص مغمور في هالة كروية، ومن حوله هالة كروية. يقع مركز نواة المجرة في كوكبة القوس. سمك القرص المجري في المكان الذي يوجد فيه النظام الشمسيمع كوكب الأرض 700 سنة ضوئية. المسافة من الشمس إلى مركز المجرة هي 8.5 كيلو فرسخ فلكي (2.62.1017 كيلومتر، أو 27700 سنة ضوئية). النظام الشمسييقع على الحافة الداخلية للذراع، والتي تسمى ذراع أوريون. يبدو أنه يوجد في وسط المجرة ثقب أسود هائل (القوس أ*) (حوالي 4.3 مليون كتلة شمسية) يدور حوله ثقب أسود متوسط ​​الكتلة من 1000 إلى 10000 كتلة شمسية يدور حوله خلال فترة مدارية قدرها حوالي 100 سنة وعدة آلاف منها صغيرة نسبيا. تحتوي المجرة، على أقل تقدير، على حوالي 200 مليار نجم ( التقدير الحديثويتقلب في نطاق الفروض من 200 إلى 400 مليار). اعتبارًا من يناير 2009، قدرت كتلة المجرة بـ 3.1012 كتلة شمسية، أو 6.1042 كجم. الكتلة الرئيسية للمجرة ليست موجودة في النجوم والغاز بين النجوم، ولكن في هالة غير مضيئة من المادة المظلمة.

بالمقارنة مع الهالة، يدور قرص المجرة بشكل أسرع بشكل ملحوظ. سرعة دورانه ليست هي نفسها عند مسافات مختلفة من المركز. وتزداد بسرعة من الصفر في المركز إلى 200-240 كم/ثانية على مسافة 2000 سنة ضوئية منه، ثم تتناقص إلى حد ما، وتزداد مرة أخرى إلى نفس القيمة تقريبًا، ثم تظل ثابتة تقريبًا. أتاحت دراسة خصائص دوران قرص المجرة تقدير كتلتها، وتبين أنها أكبر بمقدار 150 مليار مرة من كتلة الشمس. عمر مجرة درب التبانةيساويعمره 13.200 مليون سنة، أي عمر الكون تقريبًا. مجرة درب التبانة هي جزء من المجموعة المحلية للمجرات.

/s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png" target="_blank">http://s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png) 0% 50% بدون تكرار rgb(29, 41, 29);"> الموقع النظام الشمسي النظام الشمسييقع على الحافة الداخلية للذراع المسمى ذراع أوريون، في ضواحي العنقود الفائق المحلي (Local Supercluster)، والذي يسمى أحيانا أيضا عنقود العذراء الفائق. سمك القرص المجري (في المكان الذي يوجد فيه النظام الشمسيمع كوكب الأرض) 700 سنة ضوئية. المسافة من الشمس إلى مركز المجرة هي 8.5 كيلو فرسخ فلكي (2.62.1017 كيلومتر، أو 27700 سنة ضوئية). وتقع الشمس بالقرب من حافة القرص أكثر من مركزها.

تدور الشمس مع النجوم الأخرى حول مركز المجرة بسرعة 220-240 كم/ث، مما يحدث دورة واحدة خلال حوالي 225-250 مليون سنة (وهي سنة مجرية واحدة). وهكذا، طوال فترة وجودها، طارت الأرض حول مركز المجرة بما لا يزيد عن 30 مرة. تبلغ السنة المجرية للمجرة 50 مليون سنة، والفترة المدارية للقافز هي 15-18 مليون سنة. وفي محيط الشمس، يمكن تتبع أجزاء من ذراعين حلزونيين تبعدان عنا حوالي 3 آلاف سنة ضوئية. وبحسب الأبراج التي تُلاحظ فيها هذه المناطق، فقد أُطلق عليها اسم ذراع القوس وذراع الغول. وتقع الشمس تقريبًا في المنتصف بين هذه الأذرع الحلزونية. ولكن بالقرب منا نسبيًا (وفقًا لمعايير المجرة)، يوجد في كوكبة أوريون ذراع آخر غير محدد بشكل واضح - ذراع أوريون، والذي يعتبر فرعًا من أحد الأذرع الحلزونية الرئيسية للمجرة. إن سرعة دوران الشمس حول مركز المجرة تتطابق تقريبًا مع سرعة موجة الضغط التي تشكل الذراع الحلزوني. هذا الوضع غير معتاد بالنسبة للمجرة ككل: فالأذرع الحلزونية تدور بسرعة زاوية ثابتة، مثل المتحدث في العجلات، وتحدث حركة النجوم بنمط مختلف، لذا فإن جميع النجوم الموجودة في القرص تقريبًا إما تدخل داخل المجرة الأذرع الحلزونية أو تسقط منها. المكان الوحيد الذي تتزامن فيه سرعات النجوم والأذرع الحلزونية هو ما يسمى بدائرة التموج، وعلى هذه الدائرة تقع الشمس. بالنسبة للأرض، فإن هذا الظرف مهم للغاية، حيث تحدث عمليات عنيفة في الأذرع الحلزونية، والتي تشكل إشعاعًا قويًا مدمرًا لجميع الكائنات الحية. ولا يوجد جو يمكن أن يحميه منه. لكن كوكبنا موجود في مكان هادئ نسبيا في المجرة ولم يتأثر بهذه الكوارث الكونية منذ مئات الملايين (أو حتى مليارات) السنين. ربما لهذا السبب يمكن أن تولد على الأرض وتعيش حياة يتم حساب عمرها 4.6 مليار سنة. رسم تخطيطي لموقع الأرض في الكون في سلسلة من ثماني خرائط تظهر، من اليسار إلى اليمين، بدءًا من الأرض وانتقالًا إلى النظام الشمسي، إلى أنظمة النجوم المجاورة، إلى درب التبانة، إلى مجموعات المجرة المحلية، إلىالعناقيد الفائقة المحلية لبرج العذراء, في مجموعتنا الفائقة المحلية، وينتهي في الكون المرئي.

النظام الشمسي: 0.001 سنة ضوئية

الجيران في الفضاء بين النجوم

درب التبانة: 100.000 سنة ضوئية

مجموعات المجرة المحلية

مجموعة برج العذراء المحلية الفائقة

محلي على مجموعات من المجرات

الكون المرئي

يقول علماء الفلك أنه بالعين المجردة يمكن للإنسان أن يرى حوالي 4.5 ألف نجم. وهذا، على الرغم من حقيقة أن جزءًا صغيرًا فقط من واحدة من أكثر الصور المدهشة والمجهولة الهوية في العالم ينفتح أمام أعيننا: فقط في مجرة ​​درب التبانة يوجد أكثر من مائتي مليار جرم سماوي (العلماء لديهم الفرصة مراقبة مليارين فقط).

مجرة درب التبانة هي مجرة ​​حلزونية قضيبية، وهي عبارة عن نظام نجمي ضخم مرتبط بقوة الجاذبية في الفضاء. إلى جانب مجرتي المرأة المسلسلة والمثلث المجاورتين وأكثر من أربعين مجرة ​​قزمة تابعة، فهي جزء من عنقود العذراء العملاق.

يتجاوز عمر مجرة ​​درب التبانة 13 مليار سنة، وفي هذه الفترة تشكلت فيها من 200 إلى 400 مليار نجم وكوكبة، أكثر من ألف سحابة غازية ضخمة وعناقيد وسدم. إذا نظرت إلى خريطة الكون، يمكنك أن ترى أن درب التبانة ممثلة عليها على شكل قرص يبلغ قطره 30 ألف فرسخ فلكي (1 فرسخ فلكي يساوي 3.086 * 10 أس الدرجة 13 من الكيلومترات). ويبلغ متوسط ​​سمكها حوالي ألف سنة ضوئية (في سنة ضوئية واحدة حوالي 10 تريليون كيلومتر).

يصعب على علماء الفلك الإجابة عن مدى وزن المجرة بالضبط، حيث أن معظم الوزن لا يوجد في الأبراج، كما كان يُعتقد سابقًا، بل في المادة المظلمة، التي لا تنبعث ولا تتفاعل معها. الاشعاع الكهرومغناطيسي. ووفقا لحسابات تقريبية للغاية، يتراوح وزن المجرة من 5*1011 إلى 3*1012 كتلة شمسية.

مثل كل الأجرام السماوية، تدور مجرة ​​درب التبانة حول محورها وتتحرك في الكون. ويجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه عند التحرك، تصطدم المجرات ببعضها البعض باستمرار في الفضاء، والمجرات الأكبر منها تمتص الأصغر منها، أما إذا كانت أحجامها واحدة، فإن تكوين النجوم النشط يبدأ بعد الاصطدام.

لذا، طرح علماء الفلك افتراضًا مفاده أنه خلال 4 مليارات سنة، ستصطدم مجرة ​​درب التبانة في الكون بمجرة المرأة المسلسلة (تقتربان من بعضهما البعض بسرعة 112 كم / ثانية)، مما يتسبب في ظهور كوكبات جديدة في الكون.

أما بالنسبة للحركة حول محورها فإن مجرة ​​درب التبانة تتحرك في الفضاء بشكل متفاوت وحتى فوضوي، حيث أن كل نظام نجمي أو سحابة أو سديم موجود فيه له سرعته ومداراته الخاصة نوع مختلفوالأشكال.

هيكل المجرة

إذا نظرت عن كثب إلى خريطة الفضاء، فيمكنك أن ترى أن درب التبانة مضغوط للغاية في المستوى ويبدو وكأنه "صحن طائر" (يقع النظام الشمسي على حافة النظام النجمي تقريبًا). تتكون مجرة ​​درب التبانة من نواة وقضيب وقرص وأذرع حلزونية وتاج.

جوهر

يقع النواة في كوكبة القوس، حيث يوجد مصدر للإشعاع غير الحراري، وتبلغ درجة حرارته حوالي عشرة ملايين درجة - وهي ظاهرة مميزة فقط لنواة المجرات. يوجد في وسط النواة ختم - انتفاخ يتكون من عدد كبيرتتحرك في مدار طويل لنجوم قديمة، العديد منها في نهاية دورة حياتها.

لذلك، اكتشف علماء الفلك الأمريكيون هنا، منذ بعض الوقت، مساحة تبلغ 12 × 12 فرسخًا فلكيًا، تتكون من كوكبات ميتة ومحتضرة.

يوجد في مركز النواة ثقب أسود هائل الفضاء الخارجي(التي تتمتع بجاذبية قوية لدرجة أن الضوء لا يستطيع تركها)، ويدور حولها ثقب أسود أصغر. لديهم معًا تأثير جاذبية قوي على النجوم والأبراج القريبة لدرجة أنهم يتحركون على طول مسارات غير عادية بالنسبة للأجرام السماوية في الكون.

كما يتميز مركز درب التبانة بتركيز قوي للغاية من النجوم، والمسافة بينها أقل بعدة مئات المرات من محيطها. إن سرعة حركة معظمها مستقلة تمامًا عن مدى بعدها عن القلب، وبالتالي متوسط ​​السرعةتتراوح سرعة الدوران من 210 إلى 250 كم / ثانية.

سترة او قفاز او لاعب قفز

يعبر شريط طوله 27000 سنة ضوئية الجزء المركزي من المجرة بزاوية 44 درجة إلى خط مشروطبين الشمس ونواة درب التبانة. وتتكون بشكل أساسي من نجوم حمراء قديمة (حوالي 22 مليون)، وتحيط بها حلقة غازية تحتوي على معظم الهيدروجين الجزيئي، ولذلك فهي المنطقة التي تتشكل فيها النجوم معظم. وفقا لإحدى النظريات، يحدث مثل هذا التكوين النجمي النشط في الشريط لأنه يمر عبر نفسه الغاز الذي تولد منه الأبراج.

القرص

درب التبانة عبارة عن قرص يتكون من كوكبات وسدم غازية وغبار (يبلغ قطرها حوالي 100 ألف سنة ضوئية وسمكها عدة آلاف). يدور القرص بشكل أسرع بكثير من الإكليل الموجود عند حواف المجرة، بينما سرعة الدوران على مسافات مختلفة من النواة ليست نفسها وفوضوية (تتراوح من الصفر في النواة إلى 250 كم/ساعة على مسافة منها ألفي سنة ضوئية). بالقرب من مستوى القرص، تتركز سحب الغاز، وكذلك النجوم والأبراج الشابة.

على الجانب الخارجي من درب التبانة توجد طبقات من الهيدروجين الذري، الذي يذهب إلى الفضاء لمسافة ألف ونصف سنة ضوئية من أقصى الحلزونات. على الرغم من حقيقة أن هذا الهيدروجين أكثر سمكًا بعشر مرات من مركز المجرة، إلا أن كثافته أقل بكثير. وفي أطراف مجرة ​​درب التبانة، تم اكتشاف تراكمات غازية كثيفة تبلغ درجة حرارتها 10 آلاف درجة مئوية، تتجاوز أبعادها عدة آلاف من السنين الضوئية.

الأسلحة الحلزونية

توجد خلف حلقة الغاز مباشرة خمسة أذرع حلزونية رئيسية للمجرة، يتراوح حجمها من 3 إلى 4.5 ألف فرسخ فلكي: الدجاجة، وبيرسيوس، وأوريون، والقوس، والقنطور (تقع الشمس من داخلذراع أوريون). يقع الغاز الجزيئي في الذراعين بشكل غير متساو ولا يطيع دائمًا قواعد دوران المجرة، مما يؤدي إلى حدوث أخطاء.

تاج

يتم تمثيل إكليل درب التبانة على شكل هالة كروية تمتد إلى ما وراء المجرة في الفضاء لمدة خمس إلى عشر سنوات ضوئية. تتكون الهالة من مجموعات كروية، وأبراج، ونجوم فردية (معظمها قديمة ومنخفضة الكتلة)، ومجرات قزمة، وغاز ساخن. وتتحرك جميعها حول النواة في مدارات طويلة، في حين أن دوران بعض النجوم يكون عشوائيًا للغاية لدرجة أنه حتى سرعة النجوم القريبة يمكن أن تختلف بشكل كبير، لذلك يدور التاج ببطء شديد.

ووفقا لإحدى الفرضيات، فإن الإكليل نشأ نتيجة امتصاص مجرات أصغر حجما من قبل مجرة ​​درب التبانة، وبالتالي بقاياها. وبحسب البيانات الأولية فإن عمر الهالة يتجاوز اثني عشر مليار سنة وهو نفس عمر درب التبانة، وبالتالي فقد تم بالفعل الانتهاء من تكوين النجوم هنا.

الفضاء المرصع بالنجوم

إذا نظرت إلى السماء المرصعة بالنجوم ليلاً، فيمكن رؤية درب التبانة من أي مكان على الإطلاق. العالمعلى شكل شريط خفيف (بما أن نظامنا النجمي يقع داخل ذراع أوريون، فإن جزءًا فقط من المجرة متاح للمراجعة).

تُظهر خريطة درب التبانة أن نجمنا يقع تقريبًا على قرص المجرة، عند حافتها، وتبلغ المسافة إلى النواة من 26 إلى 28 ألف سنة ضوئية. بالنظر إلى أن الشمس تتحرك بسرعة حوالي 240 كم / ساعة، للقيام بدورة واحدة، فإنها تحتاج إلى قضاء حوالي 200 مليون سنة (طوال فترة وجودها، لم يدور نجمنا حول المجرة حتى ثلاثين مرة) .

ومن المثير للاهتمام أن كوكبنا يقع في دائرة كوروتيشن - وهو مكان تتزامن فيه سرعة دوران النجوم مع سرعة دوران الأذرع، لذلك لا تترك النجوم هذه الأذرع ولا تدخلها أبدًا. وتتميز هذه الدائرة مستوى عالالإشعاع، لذلك يعتقد أن الحياة لا يمكن أن تنشأ إلا على الكواكب التي يوجد بالقرب منها عدد قليل جدًا من النجوم.

وهذه الحقيقة تنطبق على أرضنا. نظرًا لكونها على الهامش ، فهي تقع في مكان هادئ إلى حد ما في المجرة ، وبالتالي لم تتعرض لعدة مليارات من السنين للكوارث العالمية التي يكون الكون غنيًا بها. ولعل هذا هو أحد الأسباب الرئيسية التي جعلت الحياة قادرة على النشوء والبقاء على كوكبنا.

مجرة درب التبانة هي مجرتنا الأم، وهي عائلة مكونة من 100 مليار نجم. يشكل نورهم مسارًا شاحبًا في سماء الليل؛ أجزائه المختلفة مرئية في أي مكان على الأرض. تحتوي مجرتنا على أذرع حلزونية ونجوم وغاز وغبار. ومن الممكن أن يكون هناك ثقب أسود عملاق في مركزه. قرص المجرة محاط بسحابة ضخمة - هالة - من مادة غير مرئية.

ما هي مجرة ​​درب التبانة بالضبط؟ هناك 100 مليار نجم مرتبة في قرص رفيع بأذرع حلزونية. وبما أننا نعيش داخل المجرة، فمن الصعب أن نتخيل شكلها بشكل مباشر. عند مراقبة مجرة ​​درب التبانة من الميمنة، فإننا ننظر في الاتجاه الذي يقع في مستوى القرص.

كيفية رؤية درب التبانة تعوقها سحب العيدر والأنين. فهي شفافة بالنسبة لموجات الراديو، وقد أثبت علماء الفلك الراديوي أن المجرة عبارة عن مجرة ​​حلزونية كبيرة، كما أن الشمس تقع أيضًا على مسافة 25000 سنة ضوئية من المركز. ويصل قطر الجزء الرئيسي من القرص المكون من النجوم إلى 100 ألف سنة ثلجية، لكن سمكه أقل بكثير. وفي الجزء الذي توجد فيه الشمس لا يتجاوز عدة مئات من السنين الثلجية.

يوجد في وسط الجزء الداخلي من القرص سماكة، وهي كرة من النجوم يبلغ سمكها حوالي 3000 سنة ضوئية. في هذه المنطقة، تكون النجوم مكتظة بكثافة أكبر بكثير من تلك الموجودة في القرص. يقع القرص الحلزوني مع سماكته المركزية داخل هالة واسعة - سحابة من المادة تمتد على مسافة 150 ألف سنة ضوئية من المركز.

داخل القرص

يشبه قرص المجرة فطيرة رقيقة. وله أربعة فروع حلزونية - أذرع تحتوي على الغاز والغبار والنجوم الشابة. تقع شمسنا في ذراع أوريون، وهو الفرع الذي يضم سديم أوريون وسديم أمريكا الشمالية. بين الشمس والسماكة المركزية توجد ذراع القوس - كارينا، ويبلغ طولها حوالي 75000 سنة ضوئية.

المجرة تدور. تمر الأجزاء الداخلية خلال مداراتها بشكل أسرع بكثير من الأجزاء الخارجية. ولوحظ النمط نفسه في النظام الشمسي، حيث يدور عطارد حول الشمس في 88 يومًا، وبلوتو في 243 عامًا. تستغرق الرحلة المجرية لشمسنا حوالي 200 مليون سنة. يبلغ عمر الشمس حوالي 25 سنة مجرية، حيث تمكنت من الدوران حول المجرة 25 مرة.

وبما أن المناطق الأقرب إلى مركز المجرة تدور مداراتها بشكل أسرع، فإن السؤال الذي يطرح نفسه هو لماذا لم تلتف الأذرع الحلزونية مئات المرات حول بعضها البعض في هذه الدوامة الكونية. الجواب هو: الفروع الحلزونية هي "موجات كثافة"، اختناقات مرورية على الطريق الكوني، حيث يتشكل الازدحام دائما في نفس الأماكن، رغم أن كل "سيارة" (كل نجم في درب التبانة) تمر في النهاية.

عندما تقترب النجوم والغازات أثناء حركتها المدارية حول المجرة من الذراع الحلزوني، فإنها تصطدم بمادة الذراع التي تتحرك ببطء. يمكن أن تولد نجوم جديدة في مناطق التفاعل هذه. وعندما يتجمع الغاز والغبار في تكوين كثيف، تنهار السحب المضغوطة تحت قوة الجاذبية وتخلق نجومًا جديدة. عند مراقبة المجرات الحلزونية الأخرى، يمكن رؤية النجوم الشابة والسدم المشعة الساطعة في أذرعها الحلزونية. توجد في هذه الأذرع مجموعات مفتوحة، عائلات كاملة من النجوم الأصغر سنًا.

النجوم الهاربين

وتتحرك معظم النجوم الموجودة في محيط الشمس في مدارات مجرية بسرعة تتراوح بين 30 إلى 50 كيلومترا في الثانية، ولكن هناك بعض النجوم التي تتحرك بسرعة أكبر من الضعف. وتتقاطع مدارات هذه النجوم السريعة مع قرص المجرة عبره وعبره. في الخارج، في الهالة المجرية، تتمتع النجوم بسرعات عالية جدًا.

مجرة غير مرئية

وبمعرفة السرعات المدارية للنجوم والغاز، يقوم علماء الفلك بحساب كمية المادة داخل المجرة. كلما تحرك النجم بشكل أسرع في مدار بنصف قطر معين، كلما زادت كتلة مجرته. وبنفس الطريقة تمامًا، يتم حساب كتلة الشمس باستخدام العلاقة بين السرعة المدارية للكوكب، ونصف قطر مداره، وكتلة الشمس.

وتشير سرعة الشمس وبعدها عن مركز المجرة إلى أن كتلة المجرة الموجودة داخل مدار الشمس تبلغ حوالي 100 مليار كتلة شمسية. وهذا هو تقريبا نفس الكتلة النجوم المرئيةوالغاز.

ومع ذلك، فإن النجوم تقع خارج المدار الشمسيأخبرنا شيئًا مختلفًا تمامًا. فبدلاً من التباطؤ أثناء الابتعاد عن المركز (كما يحدث مع الكواكب والنظام الشمسي)، تظل سرعات النجوم ثابتة إلى حد ما. لا يمكن أن يحدث هذا إلا عندما تنجذب النجوم إلى قوى الجاذبية الأقوى بكثير الناتجة عن الكمية الهائلة من المادة غير المرئية. تتحرك المجموعات الموجودة في الهالة المجرية كما لو كانت منجذبة إلى مادة أكثر بعشر مرات مما نراه.

درب التبانة لديها مجرة ​​مرافقة في الأسفل، سحابتي ماجلان الكبرى والصغرى. يشير مدار أحدهما إلى أن الكتلة الموجودة في الهالة تبلغ 5 إلى 10 أضعاف الكتلة التي نلاحظها في القرص.

مادة غير مرئية في الهالة

معظم المادة الموجودة في الهالة المجرية غير مرئية، وبالتالي لا يمكن احتواؤها في النجوم العادية. وهو ليس غازًا أيضًا، حيث يمكن اكتشافه بواسطة التلسكوبات الراديوية أو التلسكوبات فوق البنفسجية. يمر الضوء من المجرات البعيدة عبر الهالة إلينا، لذلك لا يمكن أن تكون الكتلة الإضافية غبارًا. يمكن أن تتكون المادة المظلمة المخفية عنا من بعض الجسيمات الذرية أو النووية الغامضة، التي لم يتم اكتشافها بعد على الأرض. من ناحية أخرى، يمكن لعدد لا يحصى من "الكواكب" الباردة أو الثقوب السوداء أن تشكل الكتلة المخفية. على أية حال، تسعة أعشار مجرة ​​درب التبانة غير مرئية الآن. في المستقبل، سنرى أن مشكلة الكتلة الخفية هذه تمتد إلى المجرات الأخرى، وحتى إلى الكون بأكمله.

مركز

يقع مركز مجرة ​​درب التبانة في اتجاه كوكبة القوس. لا يمكن رؤية المركز بالتلسكوبات البصرية، لأنه محجوب بتراكمات هائلة من النيلز. ومع ذلك، فهي قابلة للاختراق لموجات الراديو والأشعة تحت الحمراء، والتي تزودنا بمعلومات حول مركز المجرة.

على بعد 1000 سنة ضوئية من المركز، تكون النجوم مكتظة للغاية. إذا كنت على أي كوكب داخل هذه المنطقة المزدحمة، فسوف ترى مليونًا من النجوم الساطعة جدًا في سماء الليل، لذلك لن يأتي الظلام أبدًا. سيكون أقرب النجوم على بعد بضعة أيام ضوئية فقط.

شيء كبير يحدث في قلب مجرة ​​درب التبانة. وتعتبر المنطقة الوسطى مصدراً قوياً لموجات الراديو والأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية. قوي الأشعة تحت الحمراءيأتي من منطقة عرضها 20 سنة ضوئية فقط. وتظهر الخرائط الإذاعية لهذه المنطقة سحبا من الغاز تندفع نحو المركز. وتدور حول المركز حلقة خشنة من الغاز. ويسقط الغاز الساخن المتسرب من حافته الداخلية إلى المركز.

الوحش المركزي

في قلب مجرة ​​درب التبانة يوجد مصدر غامض للطاقة الهائلة. وهو يلمع مثل مائة مليون شمس، وهو صغير الحجم لدرجة أنه يمكن أن يتناسب بالكامل مع مدار كوكب المشتري. كتلته حوالي مليون مرة كتلة الشمس. من المؤكد تقريبًا أن هناك ثقبًا أسودًا، يلتهم بشراهة الغاز والغبار الموجود بين النجوم، ويسحب الطعام الطازج من حلقة الغاز الممزقة. عند سقوط هذا الغاز في الثقب الأسود، فإنه يسخن ويطلق الطاقة، وهو ما نلاحظه.

لا يتفق جميع علماء الفلك مع الفرضية القائلة بأن الطاقة تتولد عن الثقب الأسود. في رأيهم، يمكن أن يكون إطلاق هذه الطاقة نتيجة لانفجار قوي للولادات النجمية.

جيراننا، سحب ماجلان

تم اكتشاف مجرتين تابعتين لمجرة درب التبانة، سحابتي ماجلان الكبرى والصغرى، في القرن السادس عشر. الملاحون البرتغاليون أثناء إبحارهم إلى الشواطئ جنوب أفريقيا. وقد سُميت فيما بعد على اسم فرديناند ماجلان (1480-1521)، زعيم الثورة الأولى. السفر حول العالم(1519-1522). تظهر سحب ماجلان في نصف الكرة الجنوبي. تبعد السحابة الكبيرة عنا 165 ألف سنة ضوئية، وتبعد السحابة الصغيرة عنا 200 ألف سنة ضوئية.

تحتوي السحابة الكبيرة على شريط مركزي من النجوم، ولكن لا يوجد بها هيكل حلزوني. وهي مجرة ​​متوسطة الحجم، تحتوي على حوالي 20 مليار نجم. وهي أقرب إلينا بعشر مرات من أقرب مجرة ​​كبيرة. نظرًا لأنه يمكن رؤية النجوم الفردية في السحابة الكبيرة، فغالبًا ما يراقب علماء الفلك هذه المجرة، محاولين دراستها مسار الحياةالنجوم العادية. يوجد في السحابة الكبيرة سديم مشع عملاق - الرتيلاء. إنها سحابة عملاقة من النجوم والغازات العملاقة. يوجد "مصنع نجوم" كبير هنا. في عام 1987، حدث انفجار السوبرنوفا الشهير في هذه المنطقة.

أكل لحوم البشر في المجرة

تتحرك كلا سحابتي ماجلان في مدارات حول مجرتنا. وبما أنهم بعيدون عنا، فإن حركتهم عبر السماء تكاد تكون غير محسوسة. ومع ذلك، في عام 1993، تمكن علماء الفلك من قياس هذه الحركة من خلال مقارنة الصور الملتقطة بفاصل زمني قدره 17 عامًا. النجوم سحابة كبيرةتحركت خلال هذا الوقت بما يكفي للكشف عن هذه الحركة. وبمعرفة سرعتها، قام علماء الفلك بحساب مدار السحابة الكبيرة. ومن خلال القيام بذلك، واجهوا مفاجأتين كبيرتين.

أولا وقبل كل شيء، كانت السرعة أكبر من المتوقع. ولا يمكن تفسير ذلك إلا بافتراض أن مجرة ​​درب التبانة أكبر مما كان يعتقد سابقًا. على ما يبدو، فإن الهالة الضخمة غير المرئية أكبر بحوالي 10 مرات من القرص الحلزوني للمجرة. تستغرق الرحلة في المدار حول مجرة ​​درب التبانة السحابة العظيمة حوالي 2.5 مليار سنة.

ثانياً، يمر المدار قريباً جداً من الهالة الضخمة. ونتيجة لذلك، في كل مرة تكون السحابة الكبيرة قريبة بما فيه الكفاية، قوى الجاذبيةتمزيقه إلى أشلاء. يتم امتصاص ذيل عملاق من الحطام يتكون من عناقيد النجوم والهيدروجين. ونتيجة لذلك، انفصل قوس رفيع طويل من المادة عن السحابة العظيمة، التي تسقط حاليا على درب التبانة. نفس المصير مع السحابة الصغيرة. المجرات التابعة، مثل المذنبات العملاقة ذات النطاق المجري، تترك وراءها ذيولًا من الحطام. وفقًا لعلماء الفلك، خلال الـ 10 مليارات سنة القادمة، سترتكب مجرة ​​درب التبانة عملاً من أعمال أكل لحوم البشر في المجرة، حيث ستمتص تمامًا كل مادة سحب ماجلان.

الطريق إلى الكون

تقع جميع النجوم الموجودة في سحابة ماجلان الكبرى على نفس المسافة تقريبًا منا. إنه تقريبًا نفس القول: "جميع سكان نيويورك على نفس المسافة من لندن". وهذا يعني أن الاختلافات في مقادير النجوم الفردية في سحابة ماجلان ترجع بالكامل إلى الاختلاف في عمرها وعمرها. التركيب الكيميائي. عند مراقبة نجوم مجرتنا، يجب أن نأخذ في الاعتبار أن المسافات إليها مختلفة تمامًا، و تعريف دقيقهذه المسافات مهمة صعبة. وبمقارنة نجوم سحابة ماجلان مع بعضها البعض، يمكن التأكد من أن الاختلاف في المسافات ليس له أي تأثير تقريبًا على النتيجة.

درب التبانة (MP)هو نظام ضخم مرتبط بالجاذبية يحتوي على ما لا يقل عن 200 مليار نجم، وآلاف من السحب العملاقة من الغاز والغبار، والمجموعات والسدم. ينتمي إلى فئة المجرات الحلزونية المحظورة. يتم ضغط MP في مستوى ويبدو من الناحية الجانبية وكأنه "صحن طائر".

مجرة درب التبانة مع مجرة ​​المرأة المسلسلة (M31)، ومجرة المثلث (M33)، وأكثر من 40 مجرة ​​قزمة تابعة لها - مجرتها ومجرة المرأة المسلسلة - تشكل معًا المجموعة المحلية من المجرات، والتي تعد جزءًا من العنقود الفائق المحلي (عنقودية العذراء الفائقة). .

تحتوي مجرتنا على البنية التالية: نواة تتكون من مليارات النجوم، وفي وسطها ثقب أسود؛ قرص من النجوم والغاز والغبار يبلغ قطره 100 ألف سنة ضوئية، وسمكه 1000 سنة ضوئية، وفي الجزء الأوسط من القرص انتفاخ يبلغ سمكه 3000 سنة ضوئية. سنين؛ الأكمام. هالة كروية (تاج) تحتوي على مجرات قزمة وعناقيد نجمية كروية ونجوم فردية ومجموعات من النجوم والغبار والغاز.

تتميز المناطق الوسطى من المجرة بتركيز قوي للنجوم: فكل فرسخ فلكي مكعب بالقرب من المركز يحتوي على عدة آلاف منها. المسافات بين النجوم أقل بعشرات ومئات المرات من تلك الموجودة في محيط الشمس.

تدور المجرة، ولكن ليس بشكل موحد مع القرص بأكمله. ومع اقترابنا من المركز، تزداد السرعة الزاوية لدوران النجوم حول مركز المجرة.

في مستوى المجرة، بالإضافة إلى التركيز المتزايد للنجوم، هناك أيضًا تركيز متزايد للغبار والغاز. بين مركز المجرة والأذرع الحلزونية (الفروع) توجد حلقة غازية - خليط من الغاز والغبار، تشع بقوة في نطاق الراديو والأشعة تحت الحمراء. ويبلغ عرض هذه الحلقة حوالي 6 آلاف سنة ضوئية. وتقع في المنطقة بين 10000 و 16000 سنة ضوئية من المركز. تحتوي الحلقة الغازية على مليارات الكتل الشمسية من الغاز والغبار وهي موقع تكوين النجوم النشط.

تحتوي المجرة على إكليل يحتوي على عناقيد كروية ومجرات قزمة (سحابة ماجلان الكبرى والصغرى وغيرها من العناقيد). هناك أيضًا نجوم ومجموعات من النجوم في الإكليل المجري. تتفاعل بعض هذه المجموعات مع العناقيد الكروية والمجرات القزمة.

مستوى المجرة ومستوى المجموعة الشمسية لا يتطابقان، بل هما بزاوية لبعضهما البعض، ويقوم النظام الكوكبي للشمس بدورة حول مركز المجرة في حوالي 180-220 مليون سنة أرضية - هذه هي المدة التي تستغرقها سنة مجرية واحدة بالنسبة لنا.

وفي محيط الشمس، يمكن تتبع أجزاء من ذراعين حلزونيين تبعدان عنا حوالي 3 آلاف سنة ضوئية. وبحسب الأبراج التي تُلاحظ فيها هذه المناطق، فقد أُطلق عليها اسم ذراع القوس وذراع الغول. وتقع الشمس تقريبًا في المنتصف بين هذه الأذرع الحلزونية. ولكن بالقرب منا نسبيًا (وفقًا لمعايير المجرة)، يوجد في كوكبة أوريون ذراع آخر غير محدد بشكل واضح - ذراع أوريون، والذي يعتبر فرعًا من أحد الأذرع الحلزونية الرئيسية للمجرة.

إن سرعة دوران الشمس حول مركز المجرة تتطابق تقريبًا مع سرعة موجة الضغط التي تشكل الذراع الحلزوني. هذا الوضع غير معتاد بالنسبة للمجرة ككل: فالأذرع الحلزونية تدور بسرعة زاوية ثابتة، مثل المتحدث في العجلات، وتحدث حركة النجوم بنمط مختلف، لذا فإن جميع النجوم الموجودة في القرص تقريبًا إما تدخل داخل المجرة الأذرع الحلزونية أو تسقط منها. المكان الوحيد الذي تتزامن فيه سرعات النجوم والأذرع الحلزونية هو ما يسمى بدائرة التموج، وعليها تقع الشمس.

بالنسبة للأرض، فإن هذا الظرف مهم للغاية، حيث تحدث عمليات عنيفة في الأذرع الحلزونية، والتي تشكل إشعاعًا قويًا مدمرًا لجميع الكائنات الحية. ولا يوجد جو يمكن أن يحميه منه. لكن كوكبنا موجود في مكان هادئ نسبيا في المجرة ولم يتأثر بهذه الكوارث الكونية منذ مئات الملايين (أو حتى مليارات) السنين. وربما لهذا السبب تمكنت الحياة من النشوء والبقاء على الأرض.

وأظهر تحليل دوران المجرة أنها تحتوي على كتل كبيرة من المادة غير المضيئة (غير المشعة)، تسمى "الكتلة المخفية" أو "الهالة المظلمة". وتقدر كتلة المجرة، مع الأخذ في الاعتبار هذه الكتلة الخفية، بحوالي 10 تريليون كتلة شمسية. ووفقا لإحدى الفرضيات، فإن جزءا من الكتلة المخفية قد يكمن في الأقزام البنية، وفي الكواكب الغازية العملاقة التي تحتل موقعا متوسطا بين النجوم والكواكب، وفي السحب الجزيئية الكثيفة والباردة التي لها درجة حرارة منخفضةولا يمكن الوصول إليها للملاحظات العادية. بالإضافة إلى ذلك، يوجد في مجرتنا والمجرات الأخرى العديد من الأجسام ذات الحجم الكوكبي والتي لا يتم تضمينها في أي من الأنظمة المحيطة بالنجم وبالتالي فهي غير مرئية في التلسكوبات. قد ينتمي جزء من الكتلة الخفية للمجرات إلى نجوم "منطفئة". ووفقا لفرضية أخرى، فإن الفضاء المجري (الفراغ) يساهم أيضا في كمية المادة المظلمة. الكتلة المخفية ليست في مجرتنا فقط، بل في كل المجرات.

نشأت مشكلة المادة المظلمة في الفيزياء الفلكية عندما أصبح من الواضح أن دوران المجرات (بما في ذلك مجرتنا درب التبانة) لا يمكن وصفه بشكل صحيح إذا تم أخذ المادة المرئية (المضيئة) العادية الموجودة فيها في الاعتبار فقط. يجب على جميع نجوم المجرة في هذه الحالة أن تتشتت وتتبدد في اتساع الكون. لكي لا يحدث هذا (وهذا لا يحدث)، من الضروري وجود مادة غير مرئية إضافية ذات كتلة كبيرة. يتجلى عمل هذه الكتلة غير المرئية حصريًا في تفاعل الجاذبية مع المادة المرئية. في الوقت نفسه، يجب أن تكون كمية المادة غير المرئية أكبر بحوالي ستة أضعاف من كمية المادة المرئية (يتم نشر المعلومات حول هذا في المجلة العلمية Astrophysical Journal Letters). إن طبيعة المادة المظلمة، وكذلك الطاقة المظلمة، التي يُفترض وجودها في الكون المرئي، لا تزال غير واضحة.