أكبر مجرة ​​أقرب إلى مجرة ​​درب التبانة. أحجام المجرات ومسافاتها

ستنتمي مجرتنا درب التبانة ، المقسمة إلى مجموعات اجتماعية ، إلى "طبقة وسطى" قوية. لذا فهي تنتمي إلى أكثر أنواع المجرات شيوعًا ، لكنها في الوقت نفسه ليست متوسطة الحجم أو الكتلة. يوجد عدد أكبر من المجرات الأصغر من مجرة ​​درب التبانة من المجرات الأكبر منها. تحتوي "جزيرة النجوم" أيضًا على 14 قمراً صناعياً - مجرات قزمة أخرى. محكوم عليها بالدوران حول مجرة ​​درب التبانة حتى تلتهمها ، أو تطير بعيدًا عن الاصطدام بين المجرات. حسنًا ، هذا هو المكان الوحيد الذي توجد فيه الحياة بالتأكيد - أي أننا معك.

لكن لا تزال مجرة ​​درب التبانة أكثر المجرات غموضًا في الكون: كونها على حافة "جزيرة النجوم" ، لا نرى سوى جزء من بلايين النجوم. والمجرة غير مرئية تمامًا - إنها مغطاة بأكمام كثيفة من النجوم والغاز والغبار. حقائق وأسرار مجرة ​​درب التبانة ستناقش اليوم.

المجرات ، "السدم خارج المجرة" أو "الأكوان الجزرية" ، هي أنظمة نجمية عملاقة تحتوي أيضًا على غاز وغبار بين النجوم. النظام الشمسي هو جزء من مجرتنا - درب التبانة. كل الفضاء الخارجي ، بالقدر الذي تستطيع فيه أقوى التلسكوبات اختراقه ، مليء بالمجرات. يبلغ عدد علماء الفلك ما لا يقل عن مليار منهم. تقع أقرب مجرة ​​على بعد حوالي مليون سنة ضوئية منا. سنة (10 19 كم) ، وإلى أبعد المجرات المسجلة بواسطة التلسكوبات - بلايين السنين الضوئية. تعد دراسة المجرات من أكثر المهام طموحًا في علم الفلك.

مرجع التاريخ.المجرات الأكثر سطوعًا والأقرب إلينا - غيوم ماجلان - مرئية بالعين المجردة في نصف الكرة الجنوبي من السماء وكانت معروفة للعرب منذ القرن الحادي عشر ، وكذلك ألمع المجرات في نصف الكرة الشمالي - السديم العظيم في أندروميدا. مع إعادة اكتشاف هذا السديم في عام 1612 بمساعدة تلسكوب من قبل عالم الفلك الألماني س. ماريوس (1570-1624) ، بدأت الدراسة العلمية للمجرات والسدم والعناقيد النجمية. تم اكتشاف العديد من السدم من قبل العديد من علماء الفلك في القرنين السابع عشر والثامن عشر. ثم اعتبروا غيوم من الغازات المضيئة.

تمت مناقشة فكرة أنظمة النجوم خارج المجرة لأول مرة من قبل فلاسفة وعلماء الفلك في القرن الثامن عشر: إي سويدنبورج (1688-1772) في السويد ، ت. رايت (1711-1786) في إنجلترا ، إ. 1804) في بروسيا ، ولامبرت (1728-1777) في الألزاس و دبليو هيرشل (1738-1822) في إنجلترا. ومع ذلك ، فقط في الربع الأول من القرن العشرين. تم إثبات وجود "أكوان الجزيرة" بشكل لا لبس فيه بسبب عمل الفلكيين الأمريكيين ج. كيرتس (1872-1942) وإي هابل (1889-1953). لقد أثبتوا أن المسافات إلى ألمع ، وبالتالي أقرب "السدم البيضاء" أكبر بكثير من حجم مجرتنا. بين عامي 1924 و 1936 ، دفع هابل حدود استكشاف المجرات من الأنظمة القريبة إلى حدود تلسكوب 2.5 متر في مرصد جبل ويلسون ، أي. تصل إلى عدة مئات من ملايين السنين الضوئية.

في عام 1929 ، اكتشف هابل العلاقة بين المسافة إلى المجرة وسرعتها. أصبحت هذه العلاقة ، قانون هابل ، أساس الملاحظة لعلم الكونيات الحديث. بعد نهاية الحرب العالمية الثانية ، بدأت دراسة نشطة للمجرات بمساعدة تلسكوبات كبيرة جديدة مزودة بمكبرات ضوئية إلكترونية وآلات قياس آلية وأجهزة كمبيوتر. أتاح الكشف عن الانبعاثات الراديوية من مجراتنا والمجرات الأخرى فرصة جديدة لدراسة الكون وأدى إلى اكتشاف المجرات الراديوية والكوازارات وغيرها من مظاهر النشاط في نوى المجرات. جعلت الملاحظات خارج الغلاف الجوي من الصواريخ الجيوفيزيائية والأقمار الصناعية من الممكن الكشف عن انبعاث الأشعة السينية من نوى المجرات النشطة ومجموعات المجرات.

أرز. 1. تصنيف المجرات حسب هابل

نُشر أول كتالوج لـ "السدم" عام 1782 بواسطة عالم الفلك الفرنسي سي ميسييه (1730-1817). تتضمن هذه القائمة كلاً من العناقيد النجمية والسدم الغازية في مجرتنا ، بالإضافة إلى الأجسام خارج المجرة. لا تزال أرقام كائن Messier قيد الاستخدام اليوم ؛ على سبيل المثال ، Messier 31 (M 31) هو سديم أندروميدا الشهير ، أقرب مجرة ​​كبيرة لوحظت في كوكبة أندروميدا.

بدأ مسح منهجي للسماء على يد دبليو هيرشل عام 1783 ، مما أدى به إلى اكتشاف عدة آلاف من السدم في السماء الشمالية. استمر هذا العمل من قبل ابنه ج. هيرشل (1792-1871) ، الذي قدم ملاحظات في نصف الكرة الجنوبي في رأس الرجاء الصالح (1834-1838) ونشر في عام 1864 الدليل العام 5 آلاف من السدم والعناقيد النجمية. في النصف الثاني من القرن التاسع عشر تمت إضافة الأشياء المكتشفة حديثًا إلى هذه الأشياء ، ونشر ج. دراير (1852-1926) في عام 1888 دليل مشترك جديد (كتالوج عام جديد - NGC) ، بما في ذلك 7814 عنصرًا. مع نشر عامي 1895 و 1908 من اثنين إضافيين دليل الفهرس(IC) تجاوز عدد السدم والعناقيد النجمية المكتشفة 13 ألفًا ، ومنذ ذلك الحين أصبح التعيين وفقًا لكتالوجات NGC و IC مقبولة بشكل عام. لذلك ، تم تعيين سديم أندروميدا إما M 31 أو NGC 224. تم جمع قائمة منفصلة من 1249 مجرة ​​أكثر سطوعًا من القدر الثالث عشر ، بناءً على مسح فوتوغرافي للسماء ، بواسطة H. Shapley و A. Ames من مرصد هارفارد في 1932.

تم توسيع هذا العمل بشكل كبير من خلال الطبعات الأولى (1964) والثانية (1976) والثالثة (1991). كتالوج مرجعي للمجرات الساطعة J. de Vaucouleurs مع الموظفين. تم نشر كتالوجات أكثر شمولاً ولكن أقل تفصيلاً تستند إلى عرض لوحات مسح السماء الفوتوغرافية في الستينيات من قبل F. Zwicky (1898–1974) في الولايات المتحدة الأمريكية و B. تحتوي على تقريبا. 30 ألف مجرة ​​حتى حجم 15. تم الانتهاء مؤخرًا من مسح مماثل للسماء الجنوبية باستخدام كاميرا شميدت التي يبلغ قطرها مترًا واحدًا للمرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي وكاميرا شميدت البريطانية التي يبلغ قطرها 1.2 مترًا في أستراليا.

هناك عدد كبير جدًا من المجرات التي أضعف من حجمها 15 بحيث لا يمكن عمل قائمة بها. في عام 1967 ، تم نشر نتائج عد المجرات الأكثر سطوعًا من الحجم 19 (إلى الشمال من الانحراف -20 درجة مئوية) بواسطة C. Shein و K. تبين أن مثل هذه المجرات تقريبية. 2 مليون ، دون احتساب أولئك الذين يختبئون عنا بممر الغبار الواسع لمجرة درب التبانة. وبالعودة إلى عام 1936 ، أحصى هابل في مرصد جبل ويلسون عدد المجرات حتى الدرجة 21 في عدة مناطق صغيرة موزعة بالتساوي فوق الكرة السماوية (شمال الانحراف -30 درجة مئوية). وفقًا لهذه البيانات ، هناك أكثر من 20 مليون مجرة ​​في السماء بأكملها أكثر سطوعًا من الدرجة 21.

تصنيف.هناك مجرات مختلفة الأشكال والأحجام واللمعان. بعضها معزول ، لكن لدى معظمها جيران أو أقمار صناعية تمارس تأثيرًا جاذبيًا عليها. كقاعدة عامة ، تكون المجرات هادئة ، ولكن غالبًا ما توجد المجرات النشطة. في عام 1925 ، اقترح هابل تصنيف المجرات بناءً على مظهرها. تم تنقيته لاحقًا بواسطة هابل وشابلي ، ثم سانداج ، وأخيراً بواسطة فوكولور. جميع المجرات الموجودة فيه مقسمة إلى 4 أنواع: إهليلجي ، عدسي ، حلزوني وغير منتظم.

بيضاوي الشكل(ه) المجرات لها شكل بيضاوي في الصور بدون حدود حادة وتفاصيل واضحة. يزداد سطوعها باتجاه المركز. وهي عبارة عن أجسام إهليلجية دوارة مكونة من نجوم قديمة ؛ يعتمد شكلها الظاهر على الاتجاه نحو خط رؤية الراصد. عند النظر إليها من الحافة ، فإن نسبة أطوال المحاور القصيرة والطويلة للقطع الناقص تصل إلى  5/10 (يُشار إليها ه 5).

أرز. 2 مجرة ​​بيضاوية الشكل ESO 325-G004

عدسي(إلأو س 0) تتشابه المجرات مع المجرات الإهليلجية ، ولكن بالإضافة إلى المكون الكروي ، فإنها تمتلك قرصًا استوائيًا رقيقًا وسريع الدوران ، وأحيانًا به هياكل شبيهة بالحلقات مثل حلقات زحل. تبدو المجرات العدسية عند النظر إلى الحافة أكثر انضغاطًا من المجرات البيضاوية: تصل نسبة محاورها إلى 2/10.

أرز. 2. مجرة ​​المغزل (NGC 5866) ، مجرة ​​عدسية في كوكبة دراكو.

حلزوني(س) تتكون المجرات أيضًا من مكونين - كروي ومسطحة ، ولكن مع بنية حلزونية متطورة إلى حد ما في القرص. على طول تسلسل الأنواع الفرعية سا, سب, الشوري, SD(من اللوالب "المبكرة" إلى "المتأخرة") ، تصبح الأذرع الحلزونية أكثر سمكًا وأكثر تعقيدًا وأقل التواءًا ، وتصبح الكروي (التكثيف المركزي ، أو انتفاخ) النقصان. لا تمتلك المجرات الحلزونية الحافة أذرعًا لولبية ، ولكن يمكن الاستدلال على نوع المجرات من السطوع النسبي للانتفاخ والقرص.

أرز. 2.مثال على مجرة ​​حلزونية ، مجرة ​​دولاب الهواء (Messier List 101 أو NGC 5457)

خاطئ - ظلم - يظلم(أنا) المجرات من نوعين رئيسيين: نوع ماجلاني ، أي نوع غيوم ماجلان ، استمرارًا لتسلسل اللوالب من سمقبل انا، ونوع غير ماجلاني أنا 0 ، التي تحتوي على ممرات غبار داكنة فوضوية فوق بنية كروية أو قرصية مثل بنية عدسية أو حلزونية مبكرة.

أرز. 2. NGC 1427A ، مثال لمجرة غير منتظمة.

أنواع إلو ستنقسم إلى عائلتين ونوعين حسب وجود أو عدم وجود هيكل خطي يمر عبر المركز ويتقاطع مع القرص ( شريط) ، بالإضافة إلى حلقة متناظرة مركزيًا.

أرز. 2.نموذج حاسوبي لمجرة درب التبانة.

أرز. 1. NGC 1300 ، مثال على مجرة ​​حلزونية ضلعية.

أرز. 1. التصنيف ثلاثي الأبعاد للمجرات. أنواع رئيسية: E ، L ، S ، أناهم في سلسلة من هقبل انا؛ عائلات عادية أوعبروا ب؛ عطوف سو ص. المخططات الدائرية أدناه عبارة عن مقطع عرضي للتكوين الرئيسي في منطقة المجرات الحلزونية والعدسية.

أرز. 2. العائلات الأساسية وأنواع اللوالبفي قسم التكوين الرئيسي في المنطقة سب.

هناك مخططات تصنيف أخرى للمجرات بناءً على تفاصيل مورفولوجية دقيقة ، ولكن لم يتم بعد تطوير تصنيف موضوعي يعتمد على القياسات الضوئية والحركية والراديوية.

تعبير. مكونان هيكليان - كروي وقرص - يعكسان الاختلاف في التعداد النجمي للمجرات ، اكتشف في عام 1944 من قبل عالم الفلك الألماني دبليو بادي (1893-1960).

السكان، الموجودة في المجرات غير المنتظمة والأذرع الحلزونية ، وتحتوي على عمالقة زرقاء وعملاق عملاق من الأنواع الطيفية O و B ، والعملاق الأحمر العملاق من الفئتين K و M ، والغاز بين النجوم والغبار مع مناطق مضيئة من الهيدروجين المتأين. كما أنه يحتوي على نجوم ذات تسلسل رئيسي منخفض الكتلة يمكن رؤيتها بالقرب من الشمس ، ولكن لا يمكن تمييزها في المجرات البعيدة.

السكان II، الموجودة في المجرات الإهليلجية والعدسية ، وكذلك في المناطق المركزية من الحلزونات والعناقيد الكروية ، وتحتوي على عمالقة حمراء من فئة G5 إلى K5 ، والعملاق الفرعي ، وربما الأقزام الفرعية ؛ أنه يحتوي على السدم الكوكبية وانفجارات المستعرات (الشكل 3). على التين. يوضح الشكل 4 العلاقة بين الطبقات الطيفية (أو اللون) للنجوم وإشراقها في مجموعات سكانية مختلفة.

أرز. 3. نجوم السكان. تظهر صورة للمجرة الحلزونية أندروميدا سديم أن العمالقة الزرقاء والعملاق العملاق من المجتمع الأول مركزة في قرصها ، ويتكون الجزء المركزي من النجوم الحمراء من المجموعة الثانية. الأقمار الصناعية لسديم أندروميدا مرئية أيضًا: المجرة NGC 205 ( في الأسفل) و M 32 ( أعلى اليسار). تنتمي ألمع النجوم في هذه الصورة إلى مجرتنا.

أرز. 4. مخطط HERTZSHPRUNG-RUSSELL، مما يوضح العلاقة بين النوع الطيفي (أو اللون) والسطوع للنجوم من مختلف الأنواع. الأول: السكان أنا النجوم الشباب النموذجية للأذرع الحلزونية. الثاني: كبار السن من النجوم من السكان 1 ؛ III: النجوم القديمة من المجموعة الثانية ، وهي نموذجية للعناقيد الكروية والمجرات الإهليلجية.

في البداية ، كان يُعتقد أن المجرات الإهليلجية تحتوي فقط على المجموعة الثانية ، والمجرات غير المنتظمة تحتوي فقط على السكان الأول. ومع ذلك ، اتضح أن المجرات تحتوي عادةً على مزيج من مجموعتين نجميتين بنسب مختلفة. لا يمكن إجراء تحليل مفصل للسكان إلا لعدد قليل من المجرات القريبة ، لكن قياسات اللون والطيف للأنظمة البعيدة تظهر أن الاختلاف في مجموعات النجوم الخاصة بهم قد يكون أكثر أهمية مما كان يعتقد بادي.

مسافه: بعد. يعتمد قياس المسافات إلى المجرات البعيدة على مقياس المسافة المطلقة إلى نجوم مجرتنا. يتم تثبيته بعدة طرق. الطريقة الأساسية هي طريقة المنظر المثلثي ، والتي تعمل حتى مسافات تصل إلى 300 سيفرت. سنوات. طرق أخرى غير مباشرة وإحصائية. وهي تستند إلى دراسة الحركات المناسبة والسرعات الشعاعية والسطوع واللون وطيف النجوم. بناءً عليها ، القيم المطلقة للجديد ومتغيرات من نوع RR Lyrae و  Cepheus ، والتي تصبح المؤشرات الأولية للمسافة إلى أقرب المجرات حيث تكون مرئية. العناقيد الكروية ، ألمع النجوم وسدم الانبعاث لهذه المجرات تصبح مؤشرات ثانوية وتجعل من الممكن تحديد المسافات إلى المجرات البعيدة. أخيرًا ، يتم استخدام أقطار المجرات وإشراقها كمؤشرات من الدرجة الثالثة. كمقياس للمسافة ، يستخدم علماء الفلك عادةً الفرق بين الحجم الظاهري لجسم ما موحجمه المطلق م؛ هذه القيمة ( مم) يسمى "معامل المسافة الظاهري". لمعرفة المسافة الحقيقية ، يجب تصحيح امتصاص الغبار بين النجوم للضوء. في هذه الحالة ، يصل الخطأ عادةً إلى 10-20٪.

يتم مراجعة مقياس المسافة خارج المجرة من وقت لآخر ، مما يعني أن المعلمات الأخرى للمجرات التي تعتمد على المسافة تتغير أيضًا. في الجدول. يوضح الشكل 1 أدق المسافات لأقرب مجموعة من المجرات اليوم. إلى المجرات البعيدة ببعد مليارات السنين الضوئية ، تقدر المسافات بدقة منخفضة من خلال انزياحها الأحمر ( انظر أدناه: طبيعة الانزياح الأحمر).

لمعان.يعطي قياس سطوع سطح مجرة ​​اللمعان الكلي لنجومها لكل وحدة مساحة. إن التغير في لمعان السطح مع المسافة من المركز يميز بنية المجرة. تمت دراسة الأنظمة الإهليلجية ، باعتبارها الأكثر انتظامًا وتناظرًا ، بمزيد من التفصيل عن غيرها ؛ بشكل عام ، يتم وصفها بواسطة قانون لمعان واحد (الشكل 5 ، لكن):

أرز. 5. توزيع اللمعان للمجرات. لكن- المجرات الإهليلجية (الموضح هو لوغاريتم سطوع السطح اعتمادًا على الجذر الرابع لنصف القطر المخفض ( ص / صهـ) 1/4 أين صهي المسافة من المركز ، و صه هو نصف القطر الفعال الذي يحتوي على نصف إجمالي لمعان المجرة) ؛ ب- المجرة العدسية NGC 1553 ؛ في- ثلاث مجرات حلزونية عادية (الجزء الخارجي من كل خط مستقيم ، مما يشير إلى الاعتماد الأسي لللمعان على المسافة).

البيانات على الأنظمة العدسية ليست كاملة. ملامح لمعانهم (الشكل 5 ، ب) عن ملامح المجرات الإهليلجية ولها ثلاث مناطق رئيسية: اللب ، والعدسة ، والغلاف. يبدو أن هذه الأنظمة تكون وسيطة بين الأنظمة الإهليلجية واللولبية.

اللوالب متنوعة للغاية ، وبنيتها معقدة ، ولا يوجد قانون واحد لتوزيع لمعانها. ومع ذلك ، يبدو أنه في الحلزونات البسيطة البعيدة عن القلب ، يتناقص لمعان سطح القرص بشكل كبير نحو المحيط. تظهر القياسات أن لمعان الأذرع الحلزونية ليس بالقدر الذي يبدو عليه عند النظر إلى صور المجرات. لا تضيف الأذرع أكثر من 20٪ من لمعان القرص في الأشعة الزرقاء وأقل بكثير في الأشعة الحمراء. تقل المساهمة في اللمعان من الانتفاخ من سال SD(الشكل 5 ، في).

عن طريق قياس الحجم الظاهري للمجرة موتحديد معامل المسافة ( مم) ، احسب القيمة المطلقة م. ألمع المجرات ، باستثناء النجوم الزائفة ، م -22 ، أي لمعانها أكبر بنحو 100 مليار مرة من لمعان الشمس. وأصغر المجرات م10 ، أي لمعان تقريبا. 10 6 شمسي. توزيع عدد المجرات حسب متسمى "وظيفة اللمعان" ، وهي خاصية مهمة للتعداد المجري للكون ، ولكن ليس من السهل تحديدها بدقة.

بالنسبة للمجرات المنتقاة إلى حد معين مرئي محدد ، فإن وظيفة اللمعان لكل نوع منفصلة عن هقبل الشوريتقريبًا Gaussian (على شكل جرس) بمتوسط ​​قيمة مطلقة في الأشعة الزرقاء م م= 18.5 والتشتت  0.8 (الشكل 6). لكن المجرات من النوع المتأخر من SDقبل اناوالأقزام البيضاوية أضعف.

للحصول على عينة كاملة من المجرات في حجم معين من الفضاء ، على سبيل المثال ، في الكتلة ، تنمو وظيفة اللمعان بشكل حاد مع انخفاض اللمعان ، أي عدد المجرات القزمة أكبر بعدة مرات من عدد المجرات العملاقة.

أرز. 6. وظيفة إضاءة GALAXY. لكن- العينة أكثر إشراقًا من بعض القيمة المرئية المحدودة ؛ بهي عينة كاملة في مساحة معينة كبيرة. لاحظ الغالبية العظمى من أنظمة الأقزام مع مب< -16.

بحجم. نظرًا لأن الكثافة النجمية واللمعان للمجرات يتساقطان تدريجيًا إلى الخارج ، فإن مسألة حجمها تعتمد في الواقع على قدرات التلسكوب ، وعلى قدرته على تمييز التوهج الخافت للمناطق الخارجية للمجرة على خلفية وهج الليل. سماء. تتيح التكنولوجيا الحديثة إمكانية تسجيل مناطق من المجرات ذات سطوع أقل من 1٪ من سطوع السماء ؛ هذا أقل بمليون مرة من سطوع نوى المجرات. وفقًا لهذا الإسفوت (خطوط ذات سطوع متساوٍ) ، تتراوح أقطار المجرات من عدة آلاف من السنين الضوئية في الأنظمة القزمة إلى مئات الآلاف في الأنظمة العملاقة. كقاعدة عامة ، ترتبط أقطار المجرات جيدًا مع لمعانها المطلق.

الطبقة الطيفية واللون.أول مخطط طيفي للمجرة - أندروميدا نيبولاي ، حصل عليه ج. شاينر (1858-1913) في مرصد بوتسدام عام 1899 ، يشبه طيف الشمس بخطوط امتصاصه. بدأت الدراسة الجماعية لأطياف المجرات بإنشاء أجهزة طيفية "سريعة" ذات تشتت منخفض (200-400 / مم) ؛ في وقت لاحق ، أدى استخدام مكثفات الصور الإلكترونية إلى زيادة التشتت إلى 20-100 / مم. أظهرت ملاحظات مورغان في مرصد يركيس أنه على الرغم من التركيب النجمي المعقد للمجرات ، فإن أطيافها عادة ما تكون قريبة من أطياف نجوم فئة معينة من المجرات. أقبل ك، وهناك ارتباط ملحوظ بين الطيف والنوع المورفولوجي للمجرة. كقاعدة عامة ، الطيف الطبقي ألديها مجرات غير منتظمة اناواللوالب سمو SD. أطياف الطبقة أ-ففي اللوالب SDو الشوري. تحويل من الشوريل سبيرافقه تغيير في الطيف من Fل F – G، واللوالب سبو ساوالأنظمة العدسية والإهليلجية لها أطياف جيو ك. صحيح ، فيما بعد اتضح أن إشعاع المجرات من النوع الطيفي أيتكون في الواقع من مزيج من الضوء من النجوم العملاقة ذات الطبقات الطيفية بو ك.

بالإضافة إلى خطوط الامتصاص ، تظهر العديد من المجرات خطوط انبعاث ، مثل السدم الانبعاثية لمجرة درب التبانة. عادة ما تكون هذه خطوط هيدروجين من سلسلة Balmer ، على سبيل المثال ، H  على ال  6563 ، مضاعفات النيتروجين المتأين (N II) في  6548 و 6583 والكبريت (S II) يوم  6717 و 6731 ، الأكسجين المتأين (O II)  3726 و 3729 والأكسجين المتأين المزدوج (O III) يوم  4959 و 5007. عادة ما ترتبط شدة خطوط الانبعاث بكمية الغاز والنجوم العملاقة في أقراص المجرات: هذه الخطوط غائبة أو ضعيفة جدًا في المجرات الإهليلجية والعدسية ، ولكنها تتعزز في الحلزونات وغير المنتظمة - من سال انا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن شدة خطوط الانبعاث للعناصر الأثقل من الهيدروجين (N ، O ، S) ، وربما تتناقص الوفرة النسبية لهذه العناصر من قلب المجرات القرصية إلى محيطها. تحتوي بعض المجرات على خطوط انبعاث قوية بشكل غير عادي في نواتها. في عام 1943 ، اكتشف K. Seifert نوعًا خاصًا من المجرات ذات خطوط واسعة جدًا من الهيدروجين في نواتها ، مما يشير إلى نشاطها العالي. يتغير لمعان هذه النوى وأطيافها بمرور الوقت. بشكل عام ، تتشابه نوى مجرات سيفرت مع النجوم الزائفة ، على الرغم من أنها ليست بنفس القوة.

على طول التسلسل المورفولوجي للمجرات ، يتغير المؤشر المتكامل لألوانها ( بى فى)، بمعنى آخر. الفرق بين حجم المجرة باللون الأزرق بوالأصفر الخامسأشعة. متوسط ​​مؤشر اللون للأنواع الرئيسية للمجرات هو كما يلي:

على هذا المقياس ، 0.0 أبيض ، 0.5 أصفر ، 1.0 ضارب إلى الحمرة.

مع القياس الضوئي التفصيلي ، عادة ما يتضح أن لون المجرة يتغير من اللب إلى الحافة ، مما يشير إلى تغير في التركيب النجمي. تكون معظم المجرات أكثر زرقة في المناطق الخارجية منها في اللب. يكون هذا ملحوظًا بشكل أكبر في اللوالب منه في الأشكال الإهليلجية ، لأن أقراصها تحتوي على العديد من النجوم الزرقاء الفتية. غالبًا ما تكون المجرات غير المنتظمة ، التي تخلو عادةً من النواة ، أكثر زرقة في المركز منها عند الحافة.

الدوران والكتلة.يؤدي دوران المجرة حول محور يمر عبر المركز إلى تغيير في الطول الموجي للخطوط في طيفها: يتم تحويل الخطوط من مناطق المجرة التي تقترب منا إلى الجزء البنفسجي من الطيف ، ومن الانحسار يتم تحويل المناطق إلى اللون الأحمر (الشكل 7). وفقًا لمعادلة دوبلر ، فإن التغير النسبي في الطول الموجي للخط هو   / = الخامس ص / ج، أين جهي سرعة الضوء و الخامس صهي السرعة الشعاعية ، أي مكون سرعة المصدر على طول خط البصر. تبلغ فترات ثورة النجوم حول مراكز المجرات مئات الملايين من السنين ، وتصل سرعات حركتها المدارية إلى 300 كم / ث. عادة تصل سرعة دوران القرص إلى أقصى قيمته ( الخامس م) على مسافة من المركز ( ص م) ، ثم ينقص (الشكل 8). مجرتنا الخامس م= 230 كم / ث على مسافة ص م= 40 ألف ش. سنوات من المركز:

أرز. 7. الخطوط الطيفية للمجرة، بالتناوب حول المحور ن، عندما يكون شق مقياس الطيف موجهًا على طول المحور أب. خط من الحافة المتراجعة للمجرة ( ب) ينحرف إلى الجانب الأحمر (R) ، ومن الحافة المقتربة ( أ) للأشعة فوق البنفسجية.

أرز. 8. GALAXY ROTATION CURVE. سرعة الدوران الخامسيصل ص إلى قيمته القصوى الخامسم في المسافة ص M من مركز المجرة ثم يتناقص ببطء.

خطوط الامتصاص وخطوط الانبعاث في أطياف المجرات لها نفس الشكل ، لذلك تدور النجوم والغاز في القرص بنفس السرعة في نفس الاتجاه. عندما يكون من الممكن ، من خلال موقع ممرات الغبار المظلمة في القرص ، فهم أي حافة من المجرة أقرب إلينا ، يمكننا معرفة اتجاه التواء الأذرع الحلزونية: في جميع المجرات المدروسة تتخلف عن الركب ، أي عند الابتعاد عن المركز ، ينحني الذراع في الاتجاه المعاكس لاتجاه الدوران.

يتيح تحليل منحنى الدوران تحديد كتلة المجرة. في أبسط الحالات ، معادلة قوة الجاذبية بقوة الطرد المركزي ، نحصل على كتلة المجرة داخل مدار النجم: م = rV ص 2 /جي، أين جيهو ثابت الجاذبية. يتيح تحليل حركة النجوم المحيطية تقدير الكتلة الكلية. كتلة مجرتنا تقريبًا. 2-10 11 كتلة شمسية ، لسديم أندروميدا 4-10 11 ، لسحابة ماجلان الكبيرة - 15-10 9. تتناسب كتل مجرات القرص تقريبًا مع لمعانها ( إل) ، وبالتالي فإن النسبة م / للديهم نفس الشيء تقريبًا وللمعان في الأشعة الزرقاء متساوي م / ل 5 بوحدات كتلة لمعان الشمس.

يمكن تقدير كتلة المجرة الكروية بنفس الطريقة ، مع أخذ سرعة دوران القرص بدلاً من سرعة الحركة الفوضوية للنجوم في المجرة (  الخامس) ، والذي يقاس بعرض الخطوط الطيفية ويسمى تشتت السرعة: م  ص الخامس 2 /جي، أين صهو نصف قطر المجرة (النظرية الفيروسية). تتراوح سرعة تشتت النجوم في المجرات الإهليلجية عادةً من 50 إلى 300 كم / ث ، وتتراوح كتلها من 10 9 كتل شمسية في الأنظمة القزمة إلى 10 12 في المجرات العملاقة.

انبعاث الراديوتم اكتشاف مجرة ​​درب التبانة من قبل K.  أو الترددات  = ج/ ، من عدة ميغا هرتز (   100 م) حتى عشرات الجيجاهيرتز (   1 سم) ، ويسمى "مستمر". هناك عدة عمليات فيزيائية مسؤولة عن ذلك ، أهمها الإشعاع السنكروتروني للإلكترونات بين النجوم التي تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا في مجال مغناطيسي ضعيف بين النجوم. في عام 1950 ، اكتشف ر. براون وسي. هازارد (جودريل بانك ، إنجلترا) إشعاعًا مستمرًا بطول موجة يبلغ 1.9 مترًا من سديم أندروميدا ، ثم من العديد من المجرات الأخرى. المجرات العادية ، مثل مجرتنا أو M 31 ، هي مصادر ضعيفة لموجات الراديو. إنها تشع في المدى الراديوي بالكاد جزء من مليون من قوتها الضوئية. لكن في بعض المجرات غير العادية ، يكون هذا الإشعاع أقوى بكثير. أقرب "مجرات راديوية" برج العذراء A (M 87) ، Centaur A (NGC 5128) و Perseus A (NGC 1275) لها لمعان راديوي من 10–4 10–3 من المجرة الضوئية. وبالنسبة للأشياء النادرة ، مثل المجرة الراديوية Cygnus A ، فإن هذه النسبة قريبة من الوحدة. بعد بضع سنوات فقط من اكتشاف هذا المصدر الراديوي القوي ، كان من الممكن العثور على مجرة ​​باهتة مرتبطة به. العديد من المصادر الراديوية الضعيفة ، التي ربما تكون مرتبطة بالمجرات البعيدة ، لم يتم التعرف عليها بعد مع الأجسام البصرية.

ما هي المسافة لأقرب مجرة؟ 12 مارس 2013

تمكن العلماء لأول مرة من قياس المسافة الدقيقة لأقرب مجرة ​​منا. تُعرف هذه المجرة القزمة باسم سحابة ماجلان الكبيرة. وهي تقع على مسافة 163 ألف سنة ضوئية منا ، أو 49.97 كيلو فرسخ ، على وجه الدقة.

تطفو سحابة مجرة ​​ماجلان الكبيرة ببطء في الفضاء الخارجي متجاوزة مجرتنا درب التبانةحول مثل القمر يدور حول الأرض.

تتبدد ببطء سحب ضخمة من الغاز حول المجرة ، مما يؤدي إلى تكوين نجوم جديدة تضيء الفضاء بين النجوم بضوءها ، مما يخلق مناظر طبيعية كونية زاهية الألوان. تم تصوير هذه المناظر الطبيعية بواسطة تلسكوب فضائي هابل.

تضم المجرة الصغيرة سحابة ماجلان الكبيرة سديم الرتيلاء - ألمع مهد نجمي في الفضاء في جوارنا - وقد شوهدت علامات على تكوين نجوم جديدة.

كان العلماء قادرين على إجراء الحسابات من خلال مراقبة أزواج نادرة قريبة من النجوم المعروفة باسم يحجب النجوم الثنائية. هذه الأزواج من النجوم مرتبطة جاذبيًا معًا ، وعندما يتفوق أحد النجوم على الآخر ، كما يراه مراقب من الأرض ، يتناقص السطوع الكلي للنظام.

إذا قارنت سطوع النجوم ، يمكنك حساب المسافة الدقيقة بينها بدقة لا تصدق بهذه الطريقة.

تحديد المسافة الدقيقة للأجسام الفضائية مهم جدًا لفهم حجم وعمر كوننا. حتى الآن ، لا يزال السؤال مفتوحًا: ما هو حجم كوننا ، لا يمكن لأي من العلماء أن يقول على وجه اليقين حتى الآن.

بمجرد أن يتمكن علماء الفلك من تحقيق هذه الدقة في تحديد المسافات في الفضاء ، سيكونون قادرين على النظر إلى أجسام بعيدة ، وفي النهاية ، سيتمكنون من حساب حجم الكون.

أيضًا ، ستسمح لنا الميزات الجديدة بتحديد معدل تمدد الكون بدقة أكبر ، بالإضافة إلى الحساب بدقة أكبر ثابت هابل. سُمي هذا المعامل على اسم إدوين بي هابل ، عالم الفلك الأمريكي الذي أثبت في عام 1929 أن كوننا يتوسع باستمرار منذ بداية وجوده.

المسافة بين المجرات

مجرة سحابة ماجلان الكبيرة هي أقرب مجرة ​​قزمة منا ، لكن أكبر مجرة ​​حجمًا تعتبر جارتنا مجرة أندروميدا الحلزونيةالتي تقع على بعد حوالي 2.52 مليون سنة ضوئية منا.

المسافة بين مجرتنا ومجرة المرأة المسلسلة تتقلص تدريجياً. إنهم يقتربون من بعضهم البعض بسرعة حوالي 100-140 كيلومترًا في الثانية ، على الرغم من أنهم سيجتمعون قريبًا جدًا ، أو بالأحرى ، في غضون 3-4 مليارات سنة.

ربما هذا ما ستبدو عليه سماء الليل لمراقب أرضي في غضون بضعة مليارات من السنين.

لذلك ، يمكن أن تكون المسافات بين المجرات مختلفة جدًا في مراحل مختلفة من الزمن ، لأنها دائمًا في ديناميكيات.

مقياس الكون

للكون المرئي قطر لا يُصدق ، وهو بلايين وربما عشرات المليارات من السنين الضوئية. العديد من الأشياء التي يمكننا رؤيتها بالتلسكوبات لم تعد موجودة أو تبدو مختلفة تمامًا لأن الضوء سافر أمامها لفترة طويلة بشكل لا يصدق.

ستساعدك سلسلة الرسوم التوضيحية المقترحة على تخيل مقياس الكون بشكل عام على الأقل.

النظام الشمسي بأجسامه الأكبر (الكواكب والكواكب القزمة)

الشمس (وسط) وأقرب النجوم

تظهر مجرة ​​درب التبانة مجموعة الأنظمة النجمية الأقرب إلى النظام الشمسي

مجموعة من المجرات القريبة ، بما في ذلك أكثر من 50 مجرة ​​، يتزايد عددها باستمرار مع اكتشاف مجرات جديدة.

عنقود المجرات الفائق المحلي (عنقود العذراء الفائق). الحجم - حوالي 200 مليون سنة ضوئية

مجموعة من العناقيد المجرية العملاقة

الكون المرئي

العلم

تمكن العلماء لأول مرة من قياس المسافة الدقيقة لأقرب مجرة. تُعرف هذه المجرة القزمة باسم سحابة ماجلان الكبيرة. تقع على مسافة منا 163 ألف سنة ضوئيةأو 49.97 كيلو فرسخ على وجه الدقة.

تطفو سحابة مجرة ​​ماجلان الكبيرة ببطء في الفضاء الخارجي متجاوزة مجرتنا درب التبانةحول مثل القمر يدور حول الأرض.

تتبدد ببطء سحب ضخمة من الغاز في منطقة المجرة ، مما يؤدي إلى تكوين نجوم جدد، التي تضيء الفضاء بين النجوم بضوءها ، مما يخلق مناظر طبيعية زاهية ملونة. تم تصوير هذه المناظر الطبيعية بواسطة تلسكوب فضائي هابل.

تشمل المجرة الصغيرة سحابة ماجلان الكبيرة سديم الرتيلاء- ألمع مهد نجمي في الفضاء في حينا - علامات تشكل نجوم جديدة.

كان العلماء قادرين على إجراء الحسابات من خلال مراقبة أزواج نادرة قريبة من النجوم المعروفة باسم يحجب النجوم الثنائية. هذه الأزواج من النجوم جاذبية متصلة ببعضها البعض، وعندما يتفوق أحد النجوم على الآخر ، كما يراه مراقب من الأرض ، يتناقص السطوع الكلي للنظام.

إذا قارنت سطوع النجوم ، يمكنك حساب المسافة الدقيقة بينها بدقة لا تصدق بهذه الطريقة.

تحديد المسافة الدقيقة للأجسام الفضائية مهم جدًا لفهم حجم وعمر كوننا. بينما يظل السؤال مفتوحًا: ما هو حجم كوننالا يمكن لأي عالم أن يقول على وجه اليقين حتى الآن.

بعد أن تمكن علماء الفلك من تحقيق هذه الدقة في تحديد المسافات في الفضاء ، قاموا بذلك سوف تكون قادرة على التعامل مع الأشياء البعيدةوفي النهاية تكون قادرة على حساب حجم الكون.

أيضًا ، ستسمح لنا الميزات الجديدة بتحديد معدل تمدد الكون بدقة أكبر ، بالإضافة إلى الحساب بدقة أكبر ثابت هابل. هذه النسبة سميت بعد إدوين ب. هابل، وهو عالم فلك أمريكي أثبت في عام 1929 أن لدينا يتوسع الكون باستمرار منذ بداية وجوده..

المسافة بين المجرات

سحابة ماجلان الكبيرة هي أقرب مجرة ​​لنا. المجرة القزمة، ولكن مجرة ​​كبيرة - يعتبر جارنا مجرة أندروميدا الحلزونية، والتي تقع على مسافة حوالي 2.52 مليون سنة ضوئية.

المسافة بين مجرتنا ومجرة المرأة المسلسلة يتناقص تدريجيا. يقتربون من بعضهم البعض بسرعة حوالي 100-140 كيلومتر في الثانية، على الرغم من أنهم سيجتمعون قريبًا جدًا ، أو بالأحرى ، من خلال 3-4 مليار سنة.

ربما هذا ما ستبدو عليه سماء الليل لمراقب أرضي في غضون بضعة مليارات من السنين.

وهكذا تكون المسافات بين المجرات يمكن أن يكون مختلفًا جدًافي مراحل مختلفة من الزمن ، كما هي باستمرار في ديناميكيات.

مقياس الكون

الكون المرئي له قطر لا يصدق، وهي بلايين ، وربما عشرات المليارات من السنين الضوئية. العديد من الأشياء التي يمكننا رؤيتها بالتلسكوبات لم تعد موجودة أو تبدو مختلفة تمامًا لأن الضوء سافر أمامها لفترة طويلة بشكل لا يصدق.

ستساعدك سلسلة الرسوم التوضيحية المقترحة على التخيل بعبارات عامة على الأقل حجم كوننا.

النظام الشمسي بأجسامه الأكبر (الكواكب والكواكب القزمة)

الشمس (وسط) وأقرب النجوم

تظهر مجرة ​​درب التبانة مجموعة الأنظمة النجمية الأقرب إلى النظام الشمسي

مجموعة من المجرات القريبة ، بما في ذلك أكثر من 50 مجرة ​​، يتزايد عددها باستمرار مع اكتشاف مجرات جديدة.

عنقود المجرات الفائق المحلي (عنقود العذراء الفائق). الحجم - حوالي 200 مليون سنة ضوئية

مجموعة من العناقيد المجرية العملاقة

الكون المرئي

فهم كيف ومتى يمكن أن تظهر المجرات والنجوم والكواكب ، اقترب العلماء من كشف أحد الألغاز الرئيسية في الكون. يجادلون بأنه نتيجة للانفجار العظيم - وكما نعلم بالفعل ، حدث ذلك منذ 15 إلى 20 مليار سنة (انظر "العلم والحياة" رقم) - نشأت بالضبط هذه المواد التي يمكن منها للأجرام السماوية ومجموعاتها لاحقًا شكل.

حلقة سديم غازي كوكبي في كوكبة ليرا.

سديم السرطان في كوكبة الثور.

سديم الجبار العظيم.

العنقود النجمي للثريا في كوكبة الثور.

سديم المرأة المسلسلة هو أحد أقرب الجيران لمجرتنا.

الأقمار الصناعية في مجرتنا هي عناقيد مجرية من النجوم: سحابة صغيرة (فوق) وسحب ماجلان كبيرة.

مجرة إهليلجية في كوكبة قنطورس ذات حارة غبار عريض. يطلق عليه أحيانًا السيجار.

واحدة من أكبر المجرات الحلزونية ، يمكن رؤيتها من الأرض من خلال التلسكوبات القوية.

العلم والحياة // الرسوم التوضيحية

مجرتنا - درب التبانة - بها بلايين من النجوم ، وكلها تتحرك حول مركزها. في هذه الدائرة المجرية الضخمة ، لا تدور النجوم فقط. هناك أيضًا بقع ضبابية أو سدم. لا يوجد الكثير منهم مرئي بالعين المجردة. شيء آخر ، إذا نظرت إلى السماء المرصعة بالنجوم من خلال منظار أو تلسكوب. أي نوع من الضباب الكوني سنرى؟ مجموعات صغيرة بعيدة من النجوم التي لا يمكن رؤيتها بشكل فردي أو شيء مختلف تمامًا؟

يعرف علماء الفلك اليوم ما هو سديم معين. اتضح أنهم مختلفون تمامًا. هناك سدم مصنوعة من الغاز وتضيء بالنجوم. غالبًا ما تكون مستديرة الشكل ، والتي يطلق عليها اسم الكواكب. تشكلت العديد من هذه السدم نتيجة لتطور النجوم الضخمة القديمة. مثال على "البقايا الضبابية" لمستعر أعظم (سنخبرك المزيد عن ماهيته) هو سديم السرطان في كوكبة الثور. هذا السديم الشبيه بالسرطان صغير جدًا. من المعروف أنها ولدت عام 1054. هناك سدم وأكبر بكثير ، عمرها عشرات ومئات الآلاف من السنين.

يمكن تسمية السدم الكوكبية وبقايا المستعرات الأعظمية المتفجرة ذات مرة بالسدم التذكارية. لكن السدم الأخرى معروفة أيضًا ، حيث لا تخرج النجوم ، بل على العكس من ذلك ، تولد وتنمو. هذا ، على سبيل المثال ، هو السديم المرئي في كوكبة الجبار ، ويسمى سديم الجبار العظيم.

تبين أن السدم ، وهي عناقيد من النجوم ، مختلفة تمامًا عنها. تظهر كتلة الثريا بوضوح للعين المجردة في كوكبة الثور. بالنظر إليها ، من الصعب أن نتخيل أن هذه ليست سحابة من الغاز ، بل مئات وآلاف من النجوم. هناك أيضًا مجموعات أكثر "ثراءً" من مئات الآلاف أو حتى ملايين النجوم! تسمى هذه "الكرات" النجمية بالعناقيد النجمية الكروية. حاشية كاملة من هذه "الكرات" تحيط درب التبانة.

معظم العناقيد النجمية والسدم المرئية من الأرض ، على الرغم من أنها تقع على مسافات كبيرة جدًا منا ، لا تزال تنتمي إلى مجرتنا. وفي الوقت نفسه ، هناك بقع ضبابية بعيدة جدًا ، والتي تبين أنها ليست عناقيد نجمية ، وليست سدمًا ، بل مجرات كاملة!

أشهر جيراننا المجريين هو سديم أندروميدا في كوكبة المرأة المسلسلة. عند النظر إليها بالعين المجردة ، فإنها تبدو وكأنها رقعة ضبابية. وفي الصور الملتقطة بالتلسكوبات الكبيرة ، يظهر سديم المرأة المسلسلة كمجرة جميلة. من خلال التلسكوب ، لا نرى الكثير من النجوم المكونة له فحسب ، بل نرى أيضًا الفروع النجمية الخارجة من المركز ، والتي تسمى "الحلزونات" أو "الأكمام". في الحجم ، جارتنا أكبر من مجرة ​​درب التبانة ، قطرها حوالي 130 ألف سنة ضوئية.

سديم أندروميدا هو أقرب مجرة ​​حلزونية بالنسبة لنا وأكبر مجرة ​​حلزونية معروفة. ينتقل شعاع من الضوء منه إلى الأرض "فقط" حوالي مليوني سنة ضوئية. لذا ، إذا أردنا تحية "أندروميدان" من خلال الإشارة إليهم بأضواء ساطعة ، فإنهم سيعرفون جهودنا في ما يقرب من مليوني عام! والإجابة منهم ستأتي إلينا بعد الوقت نفسه ، أي ذهابًا وإيابًا - حوالي أربعة ملايين سنة. يساعد هذا المثال في تخيل مدى بُعد سديم أندروميدا عن كوكبنا.

في صور سديم أندروميدا ، ليس فقط المجرة نفسها ، ولكن أيضًا بعض أقمارها الصناعية مرئية بوضوح. بالطبع ، الأقمار الصناعية للمجرة ليست متشابهة على الإطلاق ، على سبيل المثال ، الكواكب - أقمار الشمس أو القمر - قمر صناعي للأرض. أقمار المجرات هي أيضًا مجرات ، "صغيرة" فقط ، تتكون من ملايين النجوم.

هناك أقمار صناعية في مجرتنا. هناك العشرات منهم ، اثنان منهم مرئيان بالعين المجردة في سماء النصف الجنوبي من الكرة الأرضية. رآهم الأوروبيون لأول مرة خلال طواف ماجلان. ظنوا أنهم نوع من الغيوم وأطلقوا عليها اسم سحابة ماجلان الكبيرة وسحابة ماجلان الصغيرة.

إن أقمار مجرتنا ، بالطبع ، أقرب إلى الأرض من سديم أندروميدا. يستغرق الضوء المنبعث من سحابة ماجلان الكبيرة 170000 سنة فقط للوصول إلينا. حتى وقت قريب ، كانت هذه المجرة تعتبر أقرب قمر صناعي لمجرة درب التبانة. لكن في الآونة الأخيرة ، اكتشف علماء الفلك الأقمار الصناعية وأقرب ، ومع ذلك ، فهي أصغر بكثير من غيوم ماجلان ، ولا يمكن رؤيتها بالعين المجردة.

عند فحص "صور" بعض المجرات ، وجد علماء الفلك أن من بينها هناك اختلاف في التركيب والشكل عن درب التبانة. هناك أيضًا العديد من هذه المجرات - فهذه مجرات جميلة ومجرات عديمة الشكل تمامًا ، تشبه ، على سبيل المثال ، غيوم ماجلان.

لقد مر أقل من مائة عام على اكتشاف الفلكيين المذهل: تشتت المجرات البعيدة إحداها عن الأخرى في جميع الاتجاهات. لفهم كيفية حدوث ذلك ، يمكنك استخدام بالون وإجراء أبسط تجربة به.

استخدم الحبر أو قلم الفلوماستر أو الطلاء لرسم دوائر صغيرة أو خطوط متعرجة لتمثيل المجرات على البالون. عندما تبدأ في نفخ البالون ، فإن "المجرات" المرسومة ستبتعد أكثر فأكثر عن بعضها البعض. هذا ما يحدث في الكون.

تندفع المجرات وتولد النجوم وتعيش وتموت فيها. وليس فقط النجوم ، بل الكواكب أيضًا ، لأنه ربما يوجد في الكون العديد من الأنظمة النجمية المتشابهة على عكس نظامنا الشمسي ، الذي ولد في مجرتنا. اكتشف علماء الفلك مؤخرًا حوالي 300 كوكب تدور حول نجوم أخرى.