كل ما تحتاج معرفته عن مجرة درب التبانة

يعد درب التبانة نظامًا كبيرًا يتكون من مئات المليارات من النجوم، إحداها الشمس، وعلى الرغم من أن الأرض تقع داخل مجرة ​​درب التبانة، إلا أن الفلكيين ليس لديهم فهم كامل لطبيعتها كما هو الحال بالنسبة لبعض أنظمة النجوم الخارجية، وهناك طبقة سميكة من الغبار بين النجوم تحجب الكثير من المجرة عند رؤيتها بالتلسكوبات البصرية، إلا أنه يمكن للفلكيين تحديد هيكل على نطاق واسع فقط بمساعدة تلسكوبات الراديو وتلسكوبات الأشعة تحت الحمراء التي يمكنها الكشف عن أشكال الإشعاع التي تخترق المادة المحجوبة.^[١]

مجرة درب التبانة

فيما يلي بعض المعلومات المتعلقة بمجرة درب التبانة:

• تعريفها: وهي مجموعة النجوم والسحب الغازية المضيئة غير المنتظمة التي تمتد عبر السماء.^[١]
• اسمها بالإنجليزي: تسمى مجرة درب التبانة بالإنجليزية بـ(Milky Way)،^[١] ودرب التبانة هو الاسم الذي يطلق على المجرة بأكملها التي نعيش فيها، وليس فقط الجزء الذي نراه في السماء فوقنا.^[٢]
• سبب التسمية: اسم درب التبانة يرجع إلى تشبيه العرب لشكل أذرع المجرة الملتوية بالشكل الذي يتكون على الأرض عندما يسقط التبن الذي كانت تحمله المواشي، أما بالنسبة للتسمية الأجنبية (Milky Way) وترجمتها "الطريق اللبني"، فتأتي من تشبيه الإغريق شكل المجرة وأذرعها باللبن المسكوب على سجادة لونها أسود.^[٣]
• شكلها: يعد شكل درب التبانة حلزونيًا.^[٤]

حجم مجرة درب التبانة وعمرها

يبلغ قطر مجرة ​​درب التبانة حوالي 1000000000000000 كيلومتر، أي حوالي 100000 سنة ضوئية،^[٤][٥] ويقدر العلماء أن عمر مجرة ​​درب التبانة يبلغ حوالي 13.7 مليار سنة.^[٦]

المكونات الرئيسية لمجرة درب التبانة

فيما يلي المكونات الرئيسية لمجرة درب التبانة:^[١]

العناقيد النجمية والاتحادات النجمية

توجد النجوم في مجرة درب التبانة مفردة مثل الشمس أو كنجوم مزدوجة، إلا أن هناك العديد من العناقيد النجمية التي تحتوي على عشرات إلى آلاف المكونات، ويمكن تقسيم هذه العناقيد إلى ثلاثة أنواع: العناقيد الكروية، والعناقيد المفتوحة، والاتحادات النجمية، كما وجد أنه يمكن وصف بنية العنقود من حيث رقمين هما: نصف القطر الأساسي، والذي يقيس درجة التركيز في المركز، ونصف قطر المد والجزر، والذي يقيس قطع كثافة النجوم عند حافة الكتلة، وتختلف هذه العناقيد في عمر وعدد النجوم، وفيما يلي بعض التفاصيل حول هذه العناقيد:

• العناقيد الكروية: تعتبر العناقيد الكروية العناقيد الأكبر والأكثر ضخامة من بين العناقيد النجمية، إذ تتراوح أقطارها من 10 إلى 300 سنة ضوئية، وقد سميت بذلك بسبب مظهرها الكروي تقريبًا، وتحتوي المجرة على أكثر من 150 مجموعة كروية وتتركز بشكل كثيف باتجاه مركز المجرة، كما تعد أجسامًا مضيئة للغاية؛ إذ يعادل لمعانها المتوسط ​​ حوالي 25000 مثل الشمس، وتعتبر السمة المميزة الرئيسية للعناقيد الكروية في المجرة هي كبر سنها.
• العناقيد المفتوحة: تعد العناقيد المفتوحة أصغر من العناقيد الكروية، إذ تبلغ أقطارها من 2 إلى 20 سنة ضوئية، وسميت بالعناقيد المفتوحة لأنها تتميز عمومًا بمظهر أكثر انفتاحًا ومختلطة مع غالبية نجوم النظام، بما في ذلك الشمس، وتتركز بشكل كبير على طول مستوى المجرة وينخفض ​​عددها ببطء إلى الخارج من مركزها، وتعتبر العناقيد المفتوحة أكثر خفوتًا من العناقيد الكروية، إذ يبدو أن ذروة اللمعان المطلق تبلغ حوالي 50000 ضعف لمعان الشمس، لكن أكبر نسبة من المجموعات المفتوحة المعروفة لها سطوع يعادل 500 لمعان شمسي، ويتم تحديد أعمار العناقيد المفتوحة من خلال مقارنة عضويتها النجمية بالنماذج النظرية للتطور النجمي؛ إذ إن عددًا قليلاً فقط منها تجاوز المليار سنة، ومعظمهم تقل أعمارهم عن 200 مليون سنة.
• الاتحادات النجمية: وهي عبارة عن تجمعات واسعة جدًا من النجوم الشابة التي تشترك في مكان ووقت المنشأ، ولكنها عمومًا لا ترتبط ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض لتشكيل مجموعة مستقرة، وتعد الاتحادات النجمية أصغر من العناقيد المفتوحة، ويبلغ متوسط ​​قطر الاتحادات النجمية الموجودة في المجرة حوالي 250 سنة ضوئية، كما تعتبر الاتحادات النجمية أكثر سطوعًا ولمعانًا من العناقيد الكروية، وذلك لأن النجوم المكونة لها أكثر لمعانًا من النجوم المكونة للعناقيد الكروية، إذ يمتلكون لمعانًا مطلقًا مثل سطوع أي نجم في المجرة يصل لمعانه حوالي مليون ضعف لمعان الشمس، وتتمتع هذه النجوم بأعمار قصيرة جدًا، ولا تدوم سوى بضعة ملايين من السنين.

المجموعات المتحركة

وهي عبارة عن منظمات للنجوم تشترك في حركات مشتركة قابلة للقياس، والتي يتم اكتشافها فقط من خلال البحث في الفهارس عن النجوم ذات الحركة المشتركة، ومن بين أفضل المجموعات المتحركة هي (Hyades) الموجودة في كوكبة الثور، وتحتوي (Hyades) على حوالي 350 نجمة، بما في ذلك العديد من الأقزام البيضاء، ويقع مركزها على بعد حوالي 150 سنة ضوئية.

السدم الانبعاثية

هي إحدى المكونات البارزة للمجرة، وهي عبارة عن مجموعة الأجسام الغازية الكبيرة، والمشرقة، والمنتشرة، وتتكون السدم الانبعاثية بالكامل تقريبًا من الهيدروجين المتأين، ويُشار إليها عادةً باسم منطقة هيدروجين II، وتتركز مناطق منطقة هيدروجين II في الأذرع الحلزونية للمجرة رغم وجود بعضها بين الذراعين، وتم العثور على العديد منها على مسافات متوسطة من مركز مجرة ​​درب التبانة، كما يوجد أكبر عدد منها على مسافة 10000 سنة ضوئية، وتتكون مناطق هيدروجين II بشكل أساسي من الهيدروجين، لكنها تحتوي أيضًا على كميات قابلة للقياس من الغازات الأخرى، حيث يأتي الهيليوم في المرتبة الثانية من حيث الوفرة، وتوجد أيضًا كميات كبيرة من الكربون والنيتروجين والأكسجين.

السدم الكوكبية

هي غيوم غازية تشبه بشكل سطحي الأنواع الأخرى من السدم، ويُطلق عليها هذا الاسم لأن الأصناف الأصغر تشبه تقريبًا أقراص الكواكب عند النظر إليها من خلال التلسكوب، وتمثل السدم الكوكبية مرحلة في نهاية دورة الحياة النجمية بدلاً من واحدة في البداية، وتنتمي السدم الكوكبية إلى مجموعة متوسطة وتوجد في جميع أنحاء القرص والهالة، ويختلف توزيع السدم الكوكبية في المجرة عن توزيع مناطق الهيدروجين II، كما يوجد أكثر من 1000 سدم كوكبي معروف في المجرة.

بقايا المستعر الأعظم

هو نوع من الأجسام الضبابية الموجودة في المجرة، وهو بقايا الغاز المنفجر من نجم متفجر مكونًا مستعرًا أعظم، وتبدو هذه الأجسام مثل السدم الكوكبية، كما في حالة سديم السرطان، لكنهما يختلفان بثلاثة طرق وهي: الكتلة الكلية لغازهم، وعلم الحركة المجردة، وحياتها، ويتم الكشف عن هذه الأجسام والعديد من الأشياء الأخرى المشابهة لها في المجرة بأطوال موجات الراديو.

سحب الغبار

تنحصر سحب الغبار في المجرة بشكل ضيق في مستوى مجرة ​​درب التبانة، وقد تمكن اكتشاف الغبار منخفض الكثافة للغاية حتى بالقرب من قطبي المجرة، وتبعد سحب الغبار حوالي 2000-3000 سنة ضوئية من الشمس، وتكون منتشرة أكثر داخل الأذرع الحلزونية وخاصةً على طول الحافة الداخلية للمجرات، كما تمتلك سحب الغبار التي يمكن ملاحظتها بالقرب من الشمس كتلًا من عدة مئات من الكتل الشمسية وأحجام تتراوح من حوالي 200 سنة ضوئية كحد أقصى إلى جزء من السنة الضوئية، بينما تعد (كرة بوك) أصغر سحب الغبار، وسميت على اسم عالم الفلك الهولندي الأمريكي بارت بوك، ويبلغ عرضها حوالي سنة ضوئية ولها كتل من 1 إلى 20 كتلة شمسية.

وسط بين نجمي

تطلق كلمة الوسط بين النجوم على المادة الموجودة بين النجوم في المجرة، وهي عبارة عن جزيئات وأيونات منخفضة الكثافة، وتشكل حوالي 5% من الكتلة الكلية للمجرة، ويتم ملء الوسط النجمي بشكل أساسي بـغاز الهيدروجين، مع كميات بنسب أقل من الكالسيوم، والصوديوم، والمياه، والأمونيا، و الفورمالديهايد.^[٧]

مجرات تابعة

هي مجرة صغيرة مرافقة تتحرك في مدارات مغلقة ضمن الكمون الجاذبي لمجرة مُضيفة أضخم وأكثر لمعانًا، وأقرب هذه المجرات هي مجرة الرامي الإهليجية القزمة، وهي مجرة ​​تقع في مجرة ​​درب التبانة بعد أن تم التقاطها تدريجيًا بواسطة جاذبية المجرة الأقوى بكثير، ويبعد قلب هذه المجرة حوالي 90000 سنة ضوئية أقرب.^[٨]

أجزاء مجرة درب التبانة

النواة

فيما يلي بعض المعلومات المتعلقة بنواة مجرة درب التبانة:^[٩]

• تحتوي نواة مجرة ​​درب التبانة على مصادر قوية جدًا لموجات الراديو، وضوء الأشعة تحت الحمراء، والأشعة السينية.
• يدور النظام بأكمله حول المصدر الذي يسمى (الرامي A *)، ويقع في المركز الدقيق للمجرة.
• تأتي الطاقة الهائلة التي تم حذفها بواسطة الرامي A * من منطقة يقل قطرها عن يوم ضوئي واحد (حوالي حجم النظام الشمسي) مقارنة بأكثر من 120000 سنة ضوئية للمجرة بأكملها.
• يعتقد معظم علماء الفلك أن هناك ثقبًا أسوداً فائق الكتلة بكتلة مليون شمس يقع في قلب مجرة ​​درب التبانة، وهو ما يفسر الطاقة الناتجة من قلب مجرة ​​درب التبانة.

الانتفاخ المركزي

فيما يلي بعض المعلومات المتعلقة بالانتفاخ المركزي:^[١٠]

• يحيط بالنواة انتفاخ ممتد من النجوم يكون شبه كروي الشكل، ويوجد غالبًا في مراكز المجرات الحلزونية.
• يُعتقد أن جميع النجوم في مجرة درب التبانة المنتفخة هي نجوم قديمة من المجموعة الثانية، ويشير العدد الكبير من نجوم (آر آر ليراي) في الانتفاخ، ونقص النجوم الزرقاء الشابة في الرسم التخطيطي اللوني لنافذة بادي إلى مجموعة نجمية قديمة.

القرص

فيما يلي بعض المعلومات المتعلقة بالقرص:^[١١][١]

• يمتد القرص من النواة إلى ما يقرب من 75000 سنة ضوئية.
• يمكن اعتبار القرص على أنه الجسم الأساسي للنجوم التي تُركب الذراعان عليه.
• يبلغ سمك القرص خُمس قطره تقريبًا، لكن المكونات المختلفة لها سماكات مميزة مختلفة؛ إذ يشمل الجزء الرقيق منه المسمى "القرص الرقيق" الغبار، والغاز، وأصغر النجوم، بينما يشمل المكون الأكثر سمكًا المسمى "القرص السميك" نجومًا أقدم إلى حد ما. 

الأذرع

فيما يلي بعض المعلومات المتعلقة بـ أذرع مجرة التبانة:^[١][١١]

• يعتقد أن هناك أربعة أذرع حلزونية أولية تنبثق من الشريط المركزي للمجرة، مع عدد غير معروف من أذرع الفروع الأصغر.
• تقع المجموعة الشمسية في ذراع حلزوني أصغر بين ذراعين كبيرين يسمى ذراع الجبار.
• تضم المجرة أذرع رئيسية وهي: ذراع رامي القوس، وذراع حامل رأس الغول، وذراع الجبار.
•  يمكن إثبات أن الأذرع الحلزونية تتبع بشكل عام شكلًا لولبيًا لوغاريتميًا وفقًا للدراسات التي أجريت على المجرات الأخرى.

المنطقة الكروية

فيما يلي بعض المعلومات المتعلقة بالمنطقة الكروية:^[١]

• تعرف بأنها المساحة الموجودة أعلى وأسفل قرص المجرة، والمشغولة بامتداد قليل للانتفاخ المركزي، وشكلها شبه كروي.
• تضم المنطقة الكروية العناقيد الكروية الخارجية، كما تحتوي أيضًا على العديد من نجوم المجال الفردية من المجموعة الثانية المتطرفة، مثل: نجوم آر آر ليراي، والنجوم القزمة التي تعاني من نقص العناصر الثقيلة.
•  يشبه المكون الكروي مجرة ​​إهليلجية من الناحية الهيكلية، ويتبع نفس القانون الرياضي البسيط لكيفية اختلاف الكثافة باختلاف المسافة من المركز.

الهالة

فيما يلي بعض المعلومات المتعلقة بالهالة:^[١]

• تعد الهالة الضخمة المكون الأقل فهماً في المجرة، والتي تقع خارج الجزء المرئي بأكمله.
• يتضح وجود الهالة الضخمة من خلال تأثيرها على منحنى الدوران الخارجي للمجرة، كما أن الهالة تمتد بشكل كبير إلى ما وراء مسافة 100000 سنة ضوئية من المركز وأن كتلتها أكبر بعدة مرات من كتلة باقي المجرة مجتمعة.
• لم يتم التعرف على كل من شكل الهالة، ومكوناتها، وإلى أي مدى تمتد في الفضاء بين المجرات. 

معلومات أخرى عن مجرة درب التبانة

فيما يلي بعض المعلومات عن مجرة درب التبانة:^[١٢]

• تحتوي مجرة ​​درب التبانة على أكثر من 200 مليار نجم، وغبار وغاز كافيين لصنع مليارات أخرى.^[١٣]
• تعد أكثر من نصف النجوم الموجودة في مجرة ​​درب التبانة أقدم من الشمس التي يبلغ عمرها 4.5 مليار عام.
• تعد أكثر النجوم شيوعًا في المجرة هي الأقزام الحمراء، وهي نجوم باردة، وتبلغ كتلتها حوالي عُشر كتلة الشمس.
• يتكون حوالي 10-15% من المادة المرئية في مجرة ​​درب التبانة من الغبار والغاز، والباقي من النجوم.^[١٤]