حول ماذا تدور المجرات؟ اعرف أكثر

كانت بداية تكوين الكون عبارة عن تجمع سحب الغاز لتشكل النجوم، وهذه النجوم انجذبت لبعضها البعض لتكوين مجموعات عملاقة من النجوم التي تحيط بها سحب الغاز، إلى أن تشكلت مجموعات نجوم كبيرة معًا من خلال الجاذبية، ثم بدأت في الدوران حول مركز مشترك للكتلة، إذ إن دوران هذه النجوم يسحق عناقيد النجوم بشكل مسطح مكونًا قرصًا مع انتفاخ في المركز، والتي تسمى جميعها بالمجرة، أما عن دوران المجرات فإن مجرتنا درب التبانة هي واحدة من هذه الهياكل الدوارة، ويدور قرصها المكون من النجوم والغاز والغبار بسرعة حوالي 270 كيلومترًا في الثانية تقريبًا.^[١]

حول ماذا تدور المجرات ومجرتنا درب التبانة؟

فيما يلي نوضح مركز دوران المجرات وسبب دورانها:^[٢][٣]

• تدور مجرتنا ببطء شديد؛ إذ إن الشمس تستغرق 220 مليون سنة لإكمال دورة واحدة حول المجرة، كما تستغرق الكواكب والشمس حوالي 4.6 مليار سنة من الدوران المستمر لتعود لنفس النقطة التي انطلقت منها، مما يعني أنها دارت حول مركز المجرة حوالي 20 مرة حتى الآن.
• يعود سبب دوران المجرة إلى أن مجرة درب التبانة عبارة عن قرص مفلطح؛ أي بنفس الطريقة التي يكون بها النظام الشمسي قرصًا مسطحًا، وستعمل أيضا قوة الطرد المركزي الناتجة عن الدوران على تسطيح قرص المجرة أكثر، فضلًا عن أن جميع النجوم في قرص المجرة تتبع مدارات دائرية تقريبًا حول مركز المجرة، كما يمكن أن يكون للنجوم الموجودة في الهالة مدارات وسرعات مختلفة كثيرًا.
• تسبب الدوران السريع للمجرة في اكتشاف المادة المظلمة، وتحتوي المادة المظلمة المحيطة بالكواكب والنجوم على مادة أكبر غير مرئية، ولا يمكن اكتشاف هذه المادة إلا من خلال جاذبيتها التي تؤثر على المجرة، حيث إنها ذات كتلة عالية جدًا ربما تكون أكبر بعشر مرات من مجموع النجوم الموجودة، وهي التي تحافظ على دوران المجرة.^[٤]
• يدور كل جسم في المجرة من نجوم، وكواكب، وغيرها حول مركز كتلة المجرة.
• لا يعود السبب في دوران المجرة إلى وجود الثقب الأسود، حيث إنه لا يشكل أكثر من جزء بالمليون من كتلة المجرة.
• يعد السبب الرئيسي لوجود المدارات هو وجود الجاذبية، فإن المسارات المدارية للمجرة لجميع الأجسام في المجرة ناتجة عن الكتلة الكلية للمجرة.
• اكتشف علماء الفضاء أن جميع المجرات بما فيها مجرة درب التبانة تدور مرة واحدة كل مليار سنة، ومهما كانت هذه المجرة كبيرة.^[٥]

منحنى دوران المجرات 

فيما يلي نقوم بتوضيح لمنحنى دوران المجرات:^[٦][٧]

• تتضمن معظم المجرات منحنى دوران يُظهر دورانها، ويكون الدوران بسرعةٍ ثابتة في الأجزاء الخارجية، فضلًا عن أن منحنى الدوران المسطح يشير إلى أن الكتلة تزداد خطيًا مع نصف القطر.
• يمكن تعريف منحنى الدوران بأنه رسم بياني يجمع بين السرعة المدارية التي تُعرف من خلال الرمز V، واختلاف المسافة من مركز الجسم التي يتم تعريفها من خلال الرمز R.
• تحدد منحنيات الدوران لأي جسم دوّار سواء كان مجرة أو غيره، ويستخدم منحنى الدوران في علم الفلك عمومًا لإظهار كيفية توزيع الكتلة في النظام الشمسية.
• تعرف منحنيات دوران المجرة بالإنجليزية بـ(Galaxy rotation curve).
• تمكن العلماء من قياس منحنيات دوران المجرات باستخدام قيم ناتجة عن تتبعهم المستمر للمجرة، وذلك عن طريق استخدام ملاحظات الهيدروجين المحايدة التي تم تتبعها باستخدام التلسكوبات الراديوية، ثم تم استخدام هذه القيم بعد مساواة قوة الجاذبية للمجرة بقوة الطرد المركزية لها، وبهذا يمكننا تقدير الكتلة داخل نصف قطر المجرة.

مشكلة دوران المجرات

فيما يلي نوضح مشكلة دوران المجرات والسبب الرئيسي وراء هذه المشكلة:

• مشكلة دوران المجرات: تعد المشكلة الأولى التي تواجه العلماء عند قياس دوران المجرات هو اختلاف قياسات الدوران ما بين قيم القياسات الحقيقية والقياسات المفترضة الواقعية، فبعد تتبع قياسات دوران المجرات وجد العلماء أن المجرات لا تدور كما تم توقعه، أي أن كتلتها ترتكز في النجوم المرئية، ووجدوا أن المجرات تدور بمعدل ثابت تقريبًا بغض النظر عن المسافة من مراكز المجرات، فكان من المفترض أن تقل سرعة الدوران للمجرة إذا قمنا بتتبع الكتلة العادية لكل من النجوم والغازات المكونة للمجرات، لكن في الحقيقة وجد العلماء أنها لم تكن مشابهة للافتراض.^[٨]
• سبب مشكلة دوران المجرات: يعود السبب وراء اختلاف قياسات دوران المجرات إلى المادة المظلمة الموجودة في وسط المجرة، إذ كانت هناك كميات هائلة من المادة المظلمة غير المرئية في الأجزاء الخارجية من المجرة، وهذه المادة تضيف مجال جاذبية أبعد من الموجود في المركز، إذ إن هذه الجاذبية تتولد من المادة المظلمة، وتتسبب في دوران النجوم والغازات بشكل أسرع من القياسات المفترضة.^[٩][٨]