المجرات الحلزونية: خصائصها وأنواعها - آرتي - 2025

A مجرة لولبية هي مجموعة ضخمة من النجوم على شكل قرص مع الأذرع الحلزونية، تشبه شكل المروحة. يختلف شكل الذراعين كثيرًا ، ولكن بشكل عام يتميز المركز المكثف بوضوح محاط بقرص تنبت منه اللوالب.

ما يقرب من 60٪ من المجرات المعروفة اليوم عبارة عن حلزونات ذات الهياكل المميزة التالية: الانتفاخ المركزي أو الانتفاخ المجري ، القرص ، الأذرع الحلزونية والهالة.

الشكل 1. تقع مجرة ​​المروحة في كوكبة Ursa Major على بعد 21 مليون سنة ضوئية من الأرض. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. وكالة الفضاء الأوروبية / هابل.

إنها مجرات ذات جمال غير عادي يمكن أن توجد في الأبراج مثل Eridano. تم ترميزها جميعًا بفضل عمل الفلكي إدوين هابل (1889-1953).

مميزات

يمتلك ثلثا المجرات الحلزونية شريطًا مركزيًا ، يشكل نوعًا فرعيًا يسمى المجرات الحلزونية الضيقة ، لتمييزها عن المجرات الحلزونية البسيطة. لديهم حلزونان فقط يخرجان من الشريط ويلتفان في نفس الاتجاه. مجرتنا درب التبانة هي مثال على مجرة ​​حلزونية ، على الرغم من أننا لا نستطيع ملاحظتها من موقعنا.

الانتفاخ المركزي ضارب إلى الحمرة ، بسبب وجود النجوم الأكبر سنا. يوجد القليل من الغاز في النواة نفسها وعادة ما يوجد ثقب أسود في المركز.

القرص من جانبه مزرق وغني بالغازات والغبار ، مع وجود نجوم شابة وأكثر سخونة تدور في مسارات دائرية تقريبًا حول نواة المجرة ، ولكنها أبطأ من تلك الموجودة في النواة.

أما الحلزونات فهي تأتي بتنوع كبير ، بدءًا من تلك التي تلتف بإحكام حول الانتفاخ المركزي أو الأذرع مرتبة بشكل أكثر انفتاحًا عليها. تبرز بفضل العدد الكبير من النجوم الساخنة ، الزرقاء ، الشابة التي تحتويها.

هناك العديد من النظريات حول سبب تشكلها ، والتي سنتحدث عنها لاحقًا.

أخيرًا ، هناك هالة كروية تحيط بالقرص بأكمله ، فقيرة بالغاز والغبار ، حيث يتم تجميع أقدم النجوم في عناقيد نجمية كروية ، ومجموعات ضخمة بها آلاف وحتى ملايين النجوم التي تتحرك بسرعة عالية.

أنواع المجرات الحلزونية

لتصنيف المجرات وفقًا لتشكلها (المظهر كما يُرى من الأرض) ، تم استخدام الشوكة الرنانة التي أنشأها إدوين هابل في عام 1936. تم تعديل هذا التصنيف لاحقًا بواسطة علماء فلك آخرين بإضافة أنواع فرعية وأرقام إلى التدوين الأصلي.

قام هابل بترميز المجرات بهذه الطريقة: E للمجرات الإهليلجية ، SO للمجرات ذات الشكل العدسي ، و S للمجرات الحلزونية.

تمت إضافة فئتين أخريين لاحقًا لتشمل المجرات الحلزونية المجوفة SB مجرات والمجرات التي لا يتبع شكلها نمطًا وهي غير منتظمة: Irr. حوالي 90٪ من المجرات التي تم رصدها هي مجرات إهليلجية أو حلزونية. 10٪ فقط في فئة Irr.

الشكل 2. رسم تخطيطي للشوكة الرنانة للمجرات. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. القائم بالتحميل الأصلي كان Cosmo0 في ويكيبيديا الإنجليزية. (النص الأصلي: لم يذكر).

اعتقد هابل أن المجرات بدأت حياتها كهياكل كروية من النوع E0 ثم طورت أذرعًا وأصبحت مجرات حلزونية ينتهي بها الأمر إلى أن تكون غير منتظمة.

ومع ذلك ، فقد ثبت أن هذا ليس هو الحال. المجرات الإهليلجية لها حركة دورانية أبطأ بكثير والتي لن تجعلها تتسطح وتولد الحلزونات.

توجد على أذرع شوكة ضبط هابل المجرات الحلزونية: S للحلزونات العادية و SB للحلزونات المحظورة. تشير الأحرف الصغيرة إلى أنواع فرعية: تشير "a" إلى أن الملفات مغلقة بإحكام حول النواة ، بينما يتم استخدام "c" عندما تكون أكثر مرونة. كما تزداد نسبة الغاز وفقًا لذلك.

مجرة درب التبانة من نوع SBb ، مع الشمس في أحد الأذرع الحلزونية: ذراع Orion ، وقد سمي بهذا الاسم لأنه يحتوي أيضًا على نجوم هذه الكوكبة ، وهي واحدة من أكثر النجوم المدهشة من الأرض.

نظريات حول أصل اللوالب

لم يُعرف أصل الأذرع الحلزونية بعد على وجه اليقين ، ولكن هناك العديد من النظريات التي تحاول تفسيرها. بادئ ذي بدء ، سرعان ما لاحظ علماء الفلك أن الهياكل المختلفة في مجرة ​​حلزونية تدور بسرعات مختلفة. يُعرف هذا بالدوران التفاضلي وهو سمة من سمات هذه الأنواع من المجرات.

يدور الجزء الداخلي لقرص المجرات الحلزونية أسرع بكثير من الخارج ، بينما الهالة لا تدور. لهذا السبب ، في البداية كان يعتقد أن هذا هو سبب ظهور اللوالب وليس هذا فقط ، بل هو أيضًا دليل على وجود المادة المظلمة.

ومع ذلك ، إذا كان هذا هو الحال ، فستكون اللوالب قصيرة العمر (من الناحية الفلكية بالطبع) ، لأنها ستنتهي بالالتفاف حول نفسها والاختفاء.

موجات الكثافة والتكاثر الذاتي للنجوم

النظرية الأكثر قبولًا لشرح وجود اللوالب هي نظرية موجات الكثافة. تفترض هذه النظرية ، التي ابتكرها عالم الفلك السويدي برتيل ليندبلاد (1895-1965) ، أن المادة تختبر اختلافات في تركيزها ، والتي ، مثل الصوت ، يمكن أن تنتشر في بيئة المجرة.

بهذه الطريقة ، يتم إنشاء مناطق ذات تركيز أكبر ، مثل اللوالب ، وأخرى ذات تركيز أقل ، والتي ستكون مسافات بينها. لكن هذه المناطق لها مدة محدودة ، لذلك يمكن للأذرع أن تتحرك على الرغم من استمرار شكلها بمرور الوقت.

هذا ما يفسر سبب كون الحلزونات مناطق نشطة للغاية من حيث الإنتاج النجمي. هناك يكون الغاز والغبار أكثر تركيزًا ، لذا تتدخل الجاذبية بحيث تتجمع المادة معًا لتشكل نجومًا أولية ، مما يؤدي إلى ظهور نجوم شابة وكبيرة الحجم.

النظرية الأخرى التي تسعى إلى تفسير اللوالب هي نظرية الانتشار الذاتي. من المعروف أن النجوم الزرقاء الضخمة في الأذرع الحلزونية قصيرة العمر بالنسبة للنجوم الأكثر برودة واحمرارًا في القلب.

عادة ما تنتهي حياتهم في انفجارات هائلة في مستعر أعظم ، لكن يمكن إعادة تدوير المادة إلى نجوم جديدة في نفس المكان مثل النجوم السابقة: الأذرع الحلزونية.

هذا من شأنه أن يفسر استمرار وجود الأسلحة ، ولكن ليس أصلها. لهذا السبب ، يعتقد علماء الفلك أنها ناتجة عن مجموعة من العوامل: نفس الدوران التفاضلي ، ووجود موجات الكثافة ، والانتشار الذاتي للنجوم ، والتفاعلات التي عانت منها المجرات الأخرى.

كل هذه الظروف مجتمعة تؤدي إلى ظهور أنواع مختلفة من الأذرع الحلزونية: رفيعة ومحددة بوضوح أو سميكة وسيئة التحديد.

الاختلافات مع المجرات البيضاوية

الفرق الأكثر وضوحًا هو أن النجوم في المجرات الإهليلجية موزعة بالتساوي أكثر من الحلزونات. في هذه تظهر أنها مركزة في القرص المحمر ومبعثرة في الأذرع الحلزونية ، مزرقة في اللون ، في حين أن التوزيع في المجرات الإهليلجية بيضاوي.

ميزة أخرى مميزة هي وجود أو عدم وجود الغاز والغبار بين النجوم. في المجرات الإهليلجية ، تحولت معظم المادة إلى نجوم منذ زمن بعيد ، لذا فهي تحتوي على القليل من الغاز والغبار.

من جانبها ، تحتوي المجرات الحلزونية على مناطق يتوافر فيها الغاز والغبار ، مما يؤدي إلى ظهور نجوم جديدة.

الاختلاف الملحوظ التالي هو نوع النجوم. يميز علماء الفلك مجموعتين من النجوم: المجموعة الأولى من الشباب والسكان الثانية ، النجوم الأكبر سنًا. تحتوي المجرات الإهليلجية على نجوم المجموعة الثانية وعدد قليل من العناصر أثقل من الهيليوم.

في المقابل ، تحتوي المجرات الحلزونية على السكان الأول والثاني. في القرص والأذرع ، يسود السكان أنا ، أصغر سنًا وذوي نسبة معدنية عالية. هذا يعني أنها تحتوي على عناصر ثقيلة ، بقايا نجوم اختفت بالفعل ، بينما في الهالة أقدم النجوم.

هذا هو السبب في استمرار تشكل النجوم في المجرات الحلزونية ، بينما لا يحدث ذلك في المجرات الإهليلجية. ومن المحتمل أن تكون المجرات الإهليلجية نتيجة الاصطدام بين المجرات الحلزونية وغير المنتظمة ، والتي يختفي خلالها معظم الغبار الكوني ومعه إمكانية تكوين نجوم جديدة.

هذه الاصطدامات بين المجرات هي أحداث متكررة ، في الواقع يُعتقد أن مجرة ​​درب التبانة تتعارض مع مجرات تابعة صغيرة: مجرة ​​القوس البيضاوية SagDEG ومجرة Canis الرئيسية القزمة.

جدول المقارنة

الاختلافات بين المجرات البيضاوية واللولبية. المصدر: فاني زاباتا.

أمثلة على المجرات الحلزونية

تنتشر المجرات الحلزونية في الكون. إذا نظرنا إليها من الأرض ، فهي أشياء ذات جمال غير عادي بسبب أشكالها المختلفة. على سبيل المثال ، يوجد في كوكبة Eridano خمس مجرات حلزونية من أنواع مختلفة ، بما في ذلك ثلاث مجرات مجوفة. واحد منهم هو NGC 1300 ، كما هو موضح أدناه.

الشكل 3. المجرة الحلزونية الحاجزة NGC 1300 في إيريدانو. كيفن جيل من لوس أنجلوس ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة

درب التبانة

إنها المجرة التي تضم النظام الشمسي في أحد أذرعها الحلزونية. يحتوي على ما بين 100 و 400 مليار نجم بحجم يقدر ما بين 150-200 ألف سنة ضوئية. إنها جزء مما يسمى بالمجموعة المحلية من المجرات ، جنبًا إلى جنب مع أندروميدا وحوالي 50 مجرة ​​أخرى ، كلها تقريبًا أقزام.

أندروميدا

يُعرف أيضًا باسم M31 ، ويقع في كوكبة أندروميدا ، بالقرب من كاسيوبيا مع شكل W المميز ، ويمكن رؤيته بالعين المجردة أو بمنظار جيد في الليالي الصافية الخالية من القمر.

على الرغم من ظهورها بالفعل في سجلات علماء الفلك العرب القدماء ، إلا أنه لم يكن معروفًا أنها كانت مجرة ​​حتى بداية القرن العشرين ، وذلك بفضل ملاحظات إدوين هابل.

الشكل 4. مجرة ​​أندروميدا. المصدر: Pixabay.

يبعد حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية وهو بحجم مجرة ​​درب التبانة ، على الرغم من أنه يعتقد أنه أكبر قليلاً. ومع ذلك ، تشير التقديرات الحديثة إلى أن كتلته يمكن مقارنتها بكتلة مجرتنا.

أندروميدا تقترب منا بسرعة كبيرة ، لذلك من المتوقع أن تصطدم بمجرة درب التبانة خلال 4.5 مليار سنة ، مما يؤدي إلى نشوء مجرة ​​إهليلجية عملاقة.

مجرة الدوامة

يظهر في كتالوج ميسييه كجسم M51 واكتشفه تشارلز ميسييه نفسه في عام 1773. تم العثور عليه في كوكبة Canes Venatici في السماء الشمالية ، بالقرب من Bootes و Leo ، حيث يمكن رؤيتها بالمنظار.

هذا الجسم الفلكي المهيب له الشكل النموذجي لمجرة حلزونية ويقع على مسافة تقديرية بين 16 و 27 مليون سنة ضوئية. لديها مجرة ​​مصاحبة مرئية بوضوح في صور التلسكوب: المجرة NGC 5195.

الشكل 5. مجرة ​​الدوامة ومجرة القمر الصناعي. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. NASA و ESA و S. Beckwith (STScI) وفريق Hubble Heritage STScI / AURA)

المراجع

1. كارول ، ب.مقدمة في الفيزياء الفلكية الحديثة. الثاني. الإصدار. بيرسون.
2. هيراس ، أ.مقدمة علم الفلك والفيزياء الفلكية. تم الاسترجاع من: antonioheras.com.
3. اوستر ، ل. 1984. علم الفلك الحديث. افتتاحية Reverté.
4. ويكيبيديا. تكوين وتطور المجرات. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org.
5. ويكيبيديا. المجرات الحلزونية. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org.