فهم عملية تكوين المجرات لقد كانت واحدة من أهم نقاط البحث في علم الفلك منذ نشأتها. كان هناك العديد من الباحثين الذين كرسوا حياتهم المهنية بالكامل لهذه النقطة المحددة.
كما قد تتخيل ، تم وضع عدد من السيناريوهات حول تكوين المجرات والنجوم ، ولكن مؤخرًا فقط بدأ العلماء في الاتفاق على بعض الحقائق التي يمكن إثباتها.
إن التطورات التي تحققت في السنوات الأخيرة ، التي حققها منظرو الانفجار العظيم، لقد تمكنوا من إلقاء ضوء جديد على كيف ومتى ولماذا تشكلت المجرات الأولى في كوننا.
في نهاية المطاف، تعرف على أصل مجرتنا (الذي يمكننا ملاحظته بسهولة أكبر) ، هو نقطة أساسية للبدء في فهم الديناميكيات العالمية ، والتي ولدت العديد من الآراء المتضاربة عبر تاريخنا.
إذا كان هذا الموضوع يبدو ممتعًا بالنسبة لك ، فستستمتع بالتأكيد بمقالنا حول أصل الكون ونظرية الانفجار العظيم.
متى تم تشكيل المجرات الأولى؟
بادئ ذي بدء ، من المهم أن نفهم أنه على الرغم من حجمها الهائل ، عند مقارنتها بالمقياس مع الحجم المعروف للكون ، المجرات هي نقطة صغيرة.
مما يعني أن الكون يحتوي على مئات الآلاف من المجرات ، بينما تحتوي كل مجرة على مئات الملايين من النجوم ، مع أنظمتها الخاصة (مثل أنظمتنا).
مرت بضع سنوات فقط على نظرية - مقبولة بشكل شائع - حول عملية تشكيل المجرات الأولى ، وقد حدث هذا بفضل التقدم في نظرية الانفجار العظيم ، حيث كان من الممكن تحديد عصر تطور الكون الذي بدأت فيه المجرات الأولى.
يُقدر أن أصل المجرات كان أبكر مما كان يُعتقد في البداية ، بدءًا من آخر مرحلة معروفة للانفجار العظيم ، فقط عدد قليل 600.000 سنة بعد أول تفرد للزمكان.
في ذلك الوقت ، كان الكون لا يزال متجانسًا للغاية ، مع توزيع مماثل للمادة في كل نقطة في الفضاء.
ومع ذلك ، بدأت السحب الكونية (المادة) في جذب بعضها البعض بسبب توسع مجالات الجاذبية ، وتشكيل مجموعات من المادة المركزة في الفضاء.
بهذه الطريقة أصبح الكون فضاء غير متجانس ، مع توزيع غير متكافئ لكثافة المادة.
أقدم مجرة يمكن ملاحظتها!
على الرغم من أنه تم تحديد أن معظم المجرات تشكلت خلال فترة زمنية قصيرة نسبيًا (حوالي 800 مليون سنة) ، فقد لوحظ بعضها أقدم وبعضها أصغر سنًا.
ملاحظات هابل والتلسكوبات الفائقة الأخرى حددت أقدم مجرة حتى الآن.
في عام 2009 تم التعرف عليه وتعميده على أنه UDFy-38135539 ، أقدم مجرة تم رصدها بواسطة التلسكوبات الأرضية.
درب الفوتون المرئي لهذا العنقود ، والذي يُعتقد أنه يضم أكثر من 1.000،XNUMX مليون نجم ، عمرها 13.100 مليار سنة.. مما يعني أنها تشكلت فقط بعد 500 مليون سنة من الانفجار العظيم ، مباشرة بعد تكوين الجسيمات الذرية الأولى.
كيف تتشكل المجرات؟
Lتشكيل المجرات لقد كان لغزا لقرون للبشرية - ولعقود للعلماء المعاصرين. في الواقع ، لا يزال هناك بعض الخلاف حول كيفية بدء ولادة المجرات الأولى بالضبط.
الحقيقة هي أنه تم التوصل إلى إجماع في تحديد أن المجرات تشكلت من مجموعات من الغازات في السحب الكونية ، بمجرد أن بدأ الكون يبرد بعد الانفجار العظيم.
ومع ذلك ، على الرغم من أن معظم المجرات المعروفة تكونت في نفس الوقت تقريبًا ، إلا أنها ليست ثابتة.
تتطور جميع الأجسام الكونية مع مرور الوقت ؛ تتحول وتتحرك ، وقد أصبحت هذه الديناميكية مجالًا مثيرًا للنقاش بالنسبة لـ علم الفلك.
بالإضافة إلى ذلك ، تشرح هذه النظريات أيضًا ما هي الشروط وأي جزء من عملية التكوين يحدد أنواع المجرات التي تتشكل في كل مفردة.
باختصار ، هناك نظريتان مقبولتان يمكن ذلك شرح تكوّن المجرات والنجوم.
نموذج # 1 - العناقيد المجرية
النظرية الأكثر قبولًا من قبل المجتمع العلمي.
يفترض أن تكون المجرات والأجسام التي تحتويها كانت نتيجة مباشرة لانهيار مجموعات الكتلة الكونية ، التي انجذبت إلى بعضها البعض نتيجة تقلبات كثافة الكتلة البدائية في الكون.
تسببت هذه التغييرات في توزيع الكثافة في جذب المادة الموجودة في تلك المرحلة: تراكمات الغازات الكونية ، إلى أن تنجذب إلى بعضها البعض حتى تشكلت. التجمعات العملاقة من العجين في مناطق معينة من الكون.
أفسحت التركيزات المختلفة للمادة داخل كل منطقة عنقودية الطريق لتشكيل أجسام أكثر تعقيدًا (وأكثر إحكاما) منظمة بشكل هرمي في: عناقيد مجرية ، ومجرات ، وعناقيد نجمية ، ونجوم.
يشرح هذا النموذج تمامًا سبب توزع المجرات في عناقيد مركزة وليس مجرد توزيع في فضاء الكون المعروف بطريقة "منتظمة".
نموذج # 2 - المجرات الأولية
المجرات الأولية أو "المجرات البدائية"كما تُعرف أيضًا ، تتوافق مع التكوينات الأولى للمادة الكونية بعد فترة التبريد للانفجار العظيم.
تفترض بعض النظريات حول أصل المجرات أن مجموعات المجرات التي نراها اليوم قد نشأت نتيجة لانهيار المجرات الأولية الضخمة بعد حوالي 500 مليون سنة من الانفجار الكبير.
ومع ذلك ، فقد عانت هذه النظرية من بعض الانتكاسات مؤخرًا ، حيث حددت الأرصاد الحديثة المجرات القديمة حقًا (تشكلت بعد 500 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم) ، مما يترك إطارًا زمنيًا قصيرًا جدًا لتكوين وانهيار المجرات. المجرات الأولية.
ما هي أنواع المجرات الموجودة؟
السبب الذي يحدد أي نوع من المجرات كيف يتم تشكيلها يبقى لغزا وسيبقى كذلك حتى نفك تماما أصل المجرات
الحقيقة هي أن الأبحاث والملاحظات التي تم تحقيقها منذ النصف الثاني من القرن العشرين ، بفضل التلسكوبات الفائقة القوية ، سمحت لنا بتحديد أنواع مختلفة من المجرات الموجودة (أو على الأقل التي نعرفها حتى الآن).
المجرات الحلزونية
المجرات الحلزونية ، مثل مجرتنا (درب التبانة) هم الأكثر شيوعًا والأكثر شهرة أيضًا. في الواقع ، يتوافق شكلها مع الرسم البياني لمجرة يمكننا رؤيتها بشكل عام في كل مكان.
ويعتقد أن تشكيل أنواع المجرات الحلزونية كان يقابل انهيار التكوينات الغازية بشكل مفاجئ وليس تدريجيًا.
في المرحلة الأولى من ولادتها ، كانت مجموعة من المواد فائقة الكثافة تكتلات ، والتي تتوافق مع نواة المجرة ، والتي تكونت بشكل عام من خلال تركيز النجوم القديمة ، والتي يدور حول مجال جاذبيتها بقية الكتلة المجرية.
تتشكل الأقراص في وقت لاحق ، والتي تتكون من النجوم والكواكب والكويكبات والأجسام السحابية الكونية الأقل كثافة.
يُعتقد أيضًا أن جزءًا من المادة التي تتكون منها الهالة المجرية يتكون من بقايا "المجرات القزمة " التي تدور حول مجرة أعلى وتنهار ، وتندمج في جسم المجرة الأكبر.
نشأت هذه النظرية نتيجة لاكتشاف مجرة صغيرة تدور حول درب التبانة ويمكن أن "تلتهمها" مجرتنا ببطء ، حتى تتكامل تمامًا.
تتميز المجرات الحلزونية بما يلي:
- لديهم قرص تشكيل بامتداد مسطح
- وتتكون "أذرعها" أساسًا من الغبار البينجمي والنجوم الفتية.
- يتكون قلبها أو انتفاخها من مجموعات كبيرة من النجوم القديمة ذات المعادن المنخفضة.
- يُعتقد أن معظم المجرات الحلزونية تحتوي على ثقب أسود في مركز الانتفاخ.
المجرات البيضاوية
الملاحظات الأخيرة من هابل، يشير إلى أن معظم المجرات الإهليلجية قد تشكلت من الاصطدام الهائل واندماج مجرات متعددة ، متفاوتة بشكل كبير في الحجم والتكوين والسطوع عن بعضها البعض.
على الرغم من ذلك ، فقد لوحظ أن المجرات الإهليلجية العملاقة (الأكبر في الكون المرئي حتى الآن) ، تتكون في الغالب من نجوم قديمة ذات تركيزات منخفضة من الفلزية.
ومع ذلك ، في بعض هذه المجرات ، لوحظت نجوم أصغر وأصغر سنا ، ولكن هذا قد يكون نتيجة الاصطدام مع مجرات أخرى.
من الخصائص الفيزيائية الشائعة جدًا لهذا النوع من المجرات هي التراكم المنخفض للغازات الكونية، والتي ربما استنفدت بسبب تكوين النجوم والكواكب الجديدة.
هناك نوعان من المجرات الإهليلجية حسب توزيع كتلتها في الفضاء:
مجرات بيضاوية الشكل مربعة، والتي تتوافق بشكل عام مع المجرات الضخمة.
تُظهر هذه حركة غير منتظمة بين مجموعات نجومها ، دون أي نمط محدد بينها.
لا يبدو أن المجرات المربعة تظهر تركيزًا أعلى للضوء في نواتها ، كما يحدث مع الأنواع الأخرى من المجرات ، مثل الحلزونات.
المجموعة الثانية تتوافق مع المجرات الإهليلجية القرصية، والتي يبدو أنها تتمتع بترتيب أكثر تنظيماً وتتحرك بسرعات أعلى بكثير عبر الفضاء.
تتكون هذه المجرات من نجوم أصغر وأصغر سنا. كما أنها تُظهر مستويات لمعان أعلى بكثير في جوهرها ، ولكن ليس كثيرًا.
مما تتكون النجوم؟
لا يشير تكوين النجوم إلى أصل النجوم فقط. ناقش الباحثون في علم الفلك والفيزياء الفلكية على نطاق واسع تكوين النجوم.
وهذا هو، مما تتكون النجوم؟
تتكون النجوم بشكل أساسي من غازات مثل هيدروجين y شمس بادئةوبدرجة أقل بالعناصر الأخرى مثل الأكسجين والنيتروجين والليثيوم والحديد والكربون.
تتكون النجوم من مكونات كيميائية مختلفة ، يختلف تنوعها وتركيزها اختلافًا كبيرًا من نجمة إلى أخرى ، وهذا هو السبب في وجود أنواع مختلفة من النجوم: عمالقة ، عمالقة ، عملاقون ، أقزام ، أقزام بيضاء ، إلخ.
يختلف توزيع تكوين النجوم وفقًا لأعمارها ، والتي بدورها تختلف في حجمها ولونها ولمعانها وتصنيفها على مقياسنا.
تم اقتراح الأطروحة الأولى حول تكوين الأجرام السماوية في الفضاء في بداية القرن العشرين من قبل سيسيليا باين جابوشكين.
تكوين النجوم حسب سيسيليا باين جابوشكين
من المثير للإعجاب التفكير في دقة الاستنتاجات المقترحة في أطروحة الدكتوراه لسيسيليا باين ، إذا أخذنا في الاعتبار أدوات البحث المتاحة في عام 1925.
كحقيقة غريبة ، كانت سيسيليا أول شخص (رجل أو امرأة) يحصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء الفلكية في جامعة هارفارد.
اقترح في أطروحته أن تتكون النجوم في الغالب الهيدروجين، وهو اكتشاف كان ثوريًا في ذلك الوقت بالنسبة لمجتمع علماء الفلك في جميع أنحاء العالم.
كانت دراسته بمثابة حجر الزاوية للباحثين اللاحقين لاستكمال الأطروحة ، واكتشاف عناصر جديدة في التركيب النجمي.
ماذا يحدث عندما ينفد الهيدروجين من النجم؟
النجوم ، مثل كل شيء في الكون ، ليست أبدية على الرغم من أنها تبدو كذلك.
يُعتقد أن متوسط عمر نجم مثل شمسنا يبلغ حوالي 10.000 مليارات سنة. في الوقت الحالي ، استهلكت شمسنا ، أكثر أو أقل ، نصف عمرها الإنتاجي ، لذلك يقدر بعض المنظرين أن أمامها ما بين 5.000 و 7.000 مليون سنة قبل الانهيار.
نظرًا لأن طاقتها وإشراقها ينشأان من الاندماج النووي بين نوى الهيدروجين لتكوين جزيئات الهيليوم ، فإن عمرها الإنتاجي محدود ويعتمد على شحنة الهيدروجين في تكوينها ، أي وقودها.
عندما ينخفض تركيز الهيدروجين بشكل منخفض جدًا في النجم ، يتوقف الاندماج على سطحه ، مما يمنع إطلاق الطاقة المركزة.
يؤدي الضغط الزائد الناتج عن جزيئات الهيدروجين غير المنبعثة إلى زيادة كتلة النجم وتحويله إلى a العملاق الأحمر.
عندما يتم استنفاد عمليات الاندماج على السطح أخيرًا ، يصبح الضغط على لب النجم مفرطًا ، مما يؤدي إلى تقلصه حتى ينفجر بسبب ضغط كتلته ، وبعد ذلك ستبدأ عملية التبريد التي ستستمر لزوجين آخرين آلاف السنين ، حتى أصبحت إينانا بلانكانجم ميت
