تكوين وهيكل وحجم مجرتنا

2024 مؤلف: Miguel Ramacey | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 06:13

مجرة درب التبانة هي مجرة حلزونية مخططة. يبلغ قطر مجرتنا ما بين 100،000 و 180،000 سنة ضوئية. يقدر العلماء أنه يحتوي على 100-400 مليار نجم. ربما يوجد ما لا يقل عن 100 مليار كوكب في مجرة درب التبانة. يقع النظام الشمسي داخل القرص ، على بعد 26490 سنة ضوئية من مركز المجرة ، على الحافة الداخلية لذراع الجبار ، أحد التراكيز الحلزونية للغاز والغبار. تشكل النجوم الموجودة في أعماق 10000 سنة ضوئية انتفاخًا وقضيبًا واحدًا أو أكثر. مركز المجرة هو مصدر راديو مكثف يُعرف باسم القوس A ، والذي من المحتمل أن يكون ثقب أسود هائل كتلته 4.100 مليون كتلة شمسية.

السرعة والإشعاع

تتحرك النجوم والغازات على مدى واسع من المسافات من مدار مركز المجرة بسرعة حوالي 220 كيلومترًا في الثانية. تتعارض سرعة الدوران الثابتة مع قوانين ديناميكيات كبلر وتشير إلى أن معظمهاإن كتلة درب التبانة لا تصدر أو تمتص الإشعاع الكهرومغناطيسي. هذه الكتلة تسمى "المادة المظلمة". فترة الدوران حوالي 240 مليون سنة في موقع الشمس. تتحرك مجرة درب التبانة بسرعة حوالي 600 كيلومتر في الثانية بالنسبة للإطارات المرجعية خارج المجرة. أقدم النجوم في مجرة درب التبانة هي أقدم قدم الكون تقريبًا ومن المحتمل أن تكون قد تشكلت بعد فترة وجيزة من العصور المظلمة للانفجار العظيم.

المظهر

يمكن رؤية مركز مجرة درب التبانة من الأرض على شكل شريط ضبابي من الضوء الأبيض ، بعرض حوالي 30 درجة ، تقوسه سماء الليل. جميع النجوم الفردية في سماء الليل المرئية بالعين المجردة هي جزء من مجرة درب التبانة. يأتي الضوء من تراكم النجوم غير المحسومة وغيرها من المواد الموجودة في اتجاه مستوى المجرة. المناطق المظلمة داخل النطاق ، مثل الصدع العظيم و Koalsak ، هي مناطق يحجب فيها الغبار بين النجوم الضوء من النجوم البعيدة. تسمى منطقة السماء التي تخفيها درب التبانة منطقة التجنب.

سطوع

سطوع سطح مجرة درب التبانة منخفض نسبيًا. يمكن تقليل وضوحها بشكل كبير بواسطة الخلفيات مثل الضوء أو ضوء القمر. لكي تكون مجرة درب التبانة مرئية ، يجب أن تكون السماء أغمق من المعتاد. يجب أن يكون مرئيًا إذا كان حد الحجم تقريبًا +5.1 أو أعلى ، ويظهر مزيدًا من التفاصيل عند +6.1. وهذا يجعل من الصعب رؤية مجرة درب التبانة من المناطق الحضرية أو الضواحي ذات الإضاءة الزاهية ، ولكنها مرئية جدًا من المناطق الريفية عندماالقمر تحت الأفق. يكشف "أطلس العالم الجديد لسطوع سماء الليل الاصطناعي" أن أكثر من ثلث سكان العالم لا يمكنهم رؤية مجرة درب التبانة من منازلهم بسبب تلوث الهواء.

حجم مجرة درب التبانة

مجرة درب التبانة هي ثاني أكبر مجرة في المجموعة المحلية ، بقرص نجمي يبلغ قطره حوالي 100000 ليتاس (30 كيلو بايت) ومتوسط سمك يبلغ حوالي 1000 ليتاس (0.3 كيلو بايت). قد تنتمي سلسلة النجوم ذات الشكل الحلقي والملفوفة حول مجرة درب التبانة إلى المجرة نفسها ، وتتأرجح أعلى وأسفل مستوى المجرة. إذا كان الأمر كذلك ، فإن هذا يشير إلى قطر يتراوح بين 150.000 و 180.000 سنة ضوئية (46-55 كيلو باسكال).

كتلة

تختلف تقديرات كتلة درب التبانة اعتمادًا على الطريقة والبيانات المستخدمة. في الطرف الأدنى من نطاق التقدير ، تبلغ كتلة درب التبانة 5.8 × 1011 كتلة شمسية (M☉) ، وهي أقل نوعًا ما من كتلة مجرة المرأة المسلسلة. أظهرت القياسات باستخدام مجموعة قاعدة طويلة جدًا في عام 2009 سرعات تصل إلى 254 كم / ثانية (570.000 ميل في الساعة) للنجوم على الحافة الخارجية لمجرة درب التبانة. نظرًا لأن السرعة المدارية تعتمد على الكتلة الكلية في نصف القطر المداري ، فإن هذا يشير إلى أن مجرة درب التبانة أكثر ضخامة ، وتساوي تقريبًا كتلة مجرة المرأة المسلسلة عند 7 × 1011 M☉ في حدود 160.000 لتر (49 كيلو باسكال) من مركزها. في عام 2010 ، أظهر قياس السرعة الشعاعية لنجوم الهالة أن الكتلة الموجودة في حدود 80 كيلو فرسخ هي 7 × 1011 M☉. وفقا لدراسة نشرت في عام 2014 ، كتلة مجرة درب التبانة بأكملهاتقدر بـ 8.5 × 1011 M☉ ، أي حوالي نصف كتلة مجرة المرأة المسلسلة.

مادة مظلمة

معظم مجرة درب التبانة عبارة عن مادة مظلمة ، وهي شكل غير معروف وغير مرئي منها ، وتتفاعل جاذبيتها مع المادة العادية. تتوزع هالة المادة المظلمة بالتساوي نسبيًا على مسافة تزيد عن مائة كيلومتر (kpc) من مركز المجرة. تشير النماذج الرياضية لمجرة درب التبانة إلى أن كتلة المادة المظلمة هي 1-1.5 × 1012 متر مكعب. تظهر الدراسات الحديثة نطاق كتلة 4.5 × 1012 م☉ وبُعد 8 × 1011 م☉.

بين النجوم

تقدر الكتلة الإجمالية لجميع النجوم في مجرة درب التبانة ما بين 4.6 × 1010 م و 6.43 × 1010 م. بالإضافة إلى النجوم ، يوجد أيضًا غاز بين النجوم يحتوي على 90٪ هيدروجين و 10٪ هيليوم ، مع ثلثي الهيدروجين في شكل ذري والثلث المتبقي على شكل هيدروجين جزيئي. كتلة هذا الغاز تساوي 10٪ أو 15٪ من الكتلة الكلية للنجوم في المجرة. يشكل الغبار البينجمي 1٪ أخرى من الكتلة الكلية.

هيكل وحجم مجرتنا

تحتوي مجرة درب التبانة على ما بين 200 و 400 مليار نجم وما لا يقل عن 100 مليار كوكب. يعتمد الرقم الدقيق على عدد النجوم ذات الكتلة المنخفضة جدًا والتي يصعب اكتشافها ، خاصةً على مسافات أكبر من 300 ليتاس من الشمس. وبالمقارنة ، فإن مجرة أندروميدا المجاورة تحتوي على ما يقرب من ثلاثة تريليونات نجم ، وبالتالي فهي تتجاوز حجم مجرتنا. درب التبانةقد تحتوي أيضًا على ربما عشرة مليارات من الأقزام البيضاء ، ومليارات النجوم النيوترونية ، ومائة مليون من الثقوب السوداء. يملأ الفراغ بين النجوم قرص من الغاز والغبار يسمى الوسط النجمي. هذا القرص على الأقل يمكن مقارنته في نصف قطره بالنجوم ، بينما يتراوح سمك الطبقة الغازية من مئات السنين الضوئية للغاز الأكثر برودة إلى آلاف السنين الضوئية للغاز الأكثر دفئًا.

تتكون درب التبانة من منطقة أساسية على شكل قضيب محاطة بقرص من الغاز والغبار والنجوم. يشبه توزيع الكتلة في مجرة درب التبانة إلى حد كبير نوع هابل Sbc ، والذي يمثل مجرات حلزونية ذات أذرع حرة نسبيًا. بدأ علماء الفلك في الاشتباه في أن مجرة درب التبانة هي مجرة حلزونية مغلقة ، وليس مجرة حلزونية عادية ، في الستينيات. تم تأكيد شكوكهم من خلال ملاحظات سبيتزر الفضائية في عام 2005 ، حيث كان الحاجز المركزي لمجرة درب التبانة أكبر مما كان يعتقد سابقًا.

قد تختلف المفاهيم حول حجم مجرتنا. لا يمتلك قرص النجوم في مجرة درب التبانة حافة حادة لا يوجد بعدها نجوم. بدلا من ذلك ، يتناقص تركيز النجوم مع المسافة من مركز درب التبانة. لأسباب غير واضحة ، خارج دائرة نصف قطرها حوالي 40.000 ليتا من المركز ، ينخفض عدد النجوم لكل فرسخ مكعب بشكل أسرع. القرص المجري المحيط به عبارة عن هالة مجرية كروية من النجوم والعناقيد الكروية التي تمتد أكثر إلى الخارج ولكنها محدودة الحجم بالمداراتقمرين صناعيين لمجرة درب التبانة - سحابة ماجلان الكبيرة والصغيرة ، يقع أقربهما على بعد حوالي 180.000 ليتاس من مركز المجرة. عند هذه المسافة أو بعدها ، سيتم تدمير مدارات معظم أجسام الهالة بواسطة غيوم ماجلان. لذلك ، من المحتمل أن يتم طرد مثل هذه الأشياء من محيط درب التبانة.

أنظمة النجوم والكواكب المستقلة

سؤال حول حجم مجرة درب التبانة هو سؤال حول حجم المجرات الكبيرة بشكل عام. تشير كل من رصدات الجاذبية الدقيقة وعبور الكواكب إلى أن هناك على الأقل عددًا من الكواكب المرتبطة بالنجوم مثل عدد النجوم في مجرة درب التبانة. وتشير قياسات العدسة الدقيقة إلى وجود عدد أكبر من الكواكب المستقلة غير المرتبطة بنجوم مضيفة أكثر من النجوم نفسها. وفقًا لـ Meilin Way ، يوجد كوكب واحد على الأقل لكل نجم ، مما ينتج عنه ما يقدر بـ 100-400 مليار.

من أجل فهم بنية وحجم مجرتنا ، غالبًا ما يجري العلماء تحليلات مختلفة من هذا النوع ، ويقومون باستمرار بتحديث ومراجعة البيانات القديمة. على سبيل المثال ، وجد تحليل آخر لبيانات كبلر في يناير 2013 أن هناك ما لا يقل عن 17 مليار كوكب خارجي بحجم الأرض في مجرة درب التبانة. في 4 نوفمبر 2013 ، أفاد علماء الفلك ، بناءً على بيانات من مهمة الفضاء كبلر ، أنه ضمن حدود النجوم والأقزام الحمراء المناسبة للشمس في منطقة درب التبانة ، تصل إلى 40مليار كوكب بحجم الأرض ، 11 مليار من هذه الكواكب المقدرة قد تدور حول نجوم شبيهة بالشمس. وفقًا لدراسة أجريت عام 2016 ، يمكن أن يكون أقرب كوكب من هذا النوع على بعد 4.2 سنة ضوئية. قد تكون هذه الكواكب بحجم الأرض أكثر عددًا من الكواكب الغازية العملاقة. بالإضافة إلى الكواكب الخارجية ، تم أيضًا اكتشاف "الكواكب الخارجية" ، وهي مذنبات خارج النظام الشمسي ، وقد تكون شائعة في مجرة درب التبانة. قد تختلف أحجام النجوم والمجرات.