هيكل درب التبانة

معلومات وتساؤلات في علم الفلك، من أحدها، كيف اكتشف الفلكيون ما إذا كانت النظرة الظاهرة لدرب التبانة في السماء تعكس تركيبتها المكانية الفعلية؟

هيكل درب التبانة

منذ آلاف السنين ، كان الناس محيرون حول قطاع حليبي يمتد عبر السواد. في العصر الحديث ، اكتشف غاليليو غاليلي أن مجرة ​​درب التبانة هذه تتكون من عدد لا يحصى من النجوم. ومع ذلك ، لم ينجح الفلكيون حتى في القرن العشرين في فك رموز صورتها وطبيعتها الحقيقية.
تتعلق ملاحظتي الثالثة بطبيعة درب التبانة (...) بغض النظر عن أي جزء منها يستهدف التلسكوب ، يجد المرء عددًا كبيرًا من النجوم ، العديد منها كبير جدًا ومذهل جدًا ؛ ومع ذلك ، فإن عدد النجوم الصغيرة لا يسبر غوره على الإطلاق. \"لقد كتب هذه الكلمات في عام 1610 من قبل رجل درس من خلال تلسكوبه الذاتي أراضي مجهولة لم تكن من هذا العالم. لقد كان هذا العمل هو الذي أكسبه مكانًا في التاريخ: جاليليو جاليلي.

الأرض التي وصفها هي حرفيا خارج هذا العالم ، يقدم عالم الرياضيات والفلك الإيطالي ملاحظاته عن الأقمار الصناعية للمشتري ، قمر الأرض وأيضا درب التبانة. حتى ذلك الحين ، ظلت طبيعتها لغزا ، وكان قبل كل شيء موضوع الأساطير. كان الفيلسوف اليوناني الطبيعي ديموقيتوس قد ادعى في القرن الخامس قبل الميلاد أن الشريط المتوهج المنتشر في السماء - المعروف من قبل الأفغانيين \"بوش بوشمن\" كـ \"العمود الفقري لليلة\" - تألف من نجوم ضعيفة لا تعد ولا تحصى.

لكن بعد الاكتشاف الذي قام به غاليلي ، سيمر ما يقرب من 150 عامًا قبل أن يصبح هذا الهيكل السماوي موضوعًا للدراسة العلمية. يعتقد توماس رايت من مقاطعة دورهام أن النجوم قد تم ترتيبها في منطقة مستوية شبيهة بحجر الطحن الذي امتد على السماء بأكملها. بالنسبة له ، كانت مجرة ​​درب التبانة لا شيء سوى إسقاط هذا الحجر. الفيلسوف الألماني إيمانويل كانط استغل هذه النظرية - واقترب كثيراً من اكتشاف الحقيقة.

في كتابه \"التاريخ الطبيعي العام ونظرية السماوات\" ، الذي نشر في عام 1755 ، شرح درب التبانة كطبقة ممددة ومختفلة للغاية من النجوم. كانت الشمس والأرض وكل الكواكب الأخرى جزءًا من هذه الطبقة - ولكن ليس في وسطها. اعتمادا على خط البصر ، على طول مستوى الطبقة أو عموديا منه ، سوف نرى أعدادًا مختلفة من النجوم.
ولكن كيف اكتشف الفلكيون ما إذا كانت النظرة الظاهرة لدرب التبانة في السماء تعكس تركيبتها المكانية الفعلية؟ إن إحصائيات النجومية التي ابتكرها فريدريش فيلهلم هيرشل في نهاية القرن الثامن عشر قد وعدت بحلها: فقد سجل هيرشيل إحداثيات وسطوع جميع النجوم التي يمكن أن يراها من خلال تلسكوبه.
ومع ذلك ، فشل المشروع: بصرف النظر عن عدم موثوقية هذه القياسات - على سبيل المثال ، على الرغم من أنه كان من الممكن تحديد السطوع الواضح للنجوم ، فإنه كان من المستحيل تحديد سطوعها المطلق وبالتالي المسافة بينهما - كانت هناك أيضًا مشكلة أساسية: تمتلئ درب التبانة بالمادة البيننجمية ، الغيوم الغازية والغبار التي تمتص الضوء من النجوم. هذا يحجب رؤية المنطقة الوسطى ويجعل من المستحيل رؤية الهيكل الشامل. ولهذا السبب ، لا يمكن أن تشمل الإحصائيات النجمية النظام ككل ، بل المنطقة المحيطة بالشمس فقط حتى نصف قطرها حوالي 10 آلاف سنة ضوئية. لم يتحقق هذا التقدم حتى منتصف القرن العشرين ، عندما تعلم الفلكيون النظر إلى السماء بعيون مختلفة باستخدام التلسكوبات الراديوية.

نظرة من خلال ستائر الغبار

الهيدروجين هو العنصر الأكثر شيوعًا في الكون. كجزء من المادة بين النجوم ، يملأ الهيدروجين المحايدة الفضاء بين النجوم ، وبالتالي يملأ درب التبانة. وهذا يعني أن توزيع سحب غاز الهيدروجين يتتبع شكل النظام بأكمله ، على غرار الطريقة التي تصوغ بها العظام جسم الإنسان.

ولكن كيف يمكن جعل هذه \"العظام\" الكونية ظاهرة؟ يتم توفير الإجابة في حالة الهدروجين الأرضية ، يكون اتجاه دوران النواة الذرية والإلكترون الذي يدور حوله مضادًا للتذبذب. إذا اصطدمت ذرتان من الهيدروجين ، فقد ينقلب اتجاه دوران النواة والإلكترون لينتهي بالتوازي مع بعضهما البعض - وبعد وقت معين ، يعودان إلى حالتهما الأساسية المضادة للتناظر.

هذه العملية تطلق الطاقة ، والتي تشع كموجة كهرومغناطيسية. هذا الخط يكمن في نطاق الراديو من الطيف الكهرومغناطيسي. على الرغم من الكثافة المنخفضة للغاية للمادة البيننجمية ، تتصادم الذرات باستمرار ، مما يتسبب في توهج المناطق H1 في ضوء خط الهيدروجين هذا يخترق هذا الإشعاع ستائر الغبار دون عائق تقريبا ويمكن التقاطها بواسطة التلسكوبات الراديوية. بفضل هذه النافذة الجديدة في الكون ، تمكن علماء الفلك من اكتشاف البنية اللولبية لدرب التبانة. ومع ذلك ، في 1970s ، وجد الباحثون أن الهيدروجين وحده لم يكن كافيا كمؤشر على مورفولوجيا المجرة لأنه ، على سبيل المثال ، هو أقل تركيزا في الأسلحة الحلزونية مما كان متوقعا.

الأسلحة في الحركة

تحول المؤشر الأكثر أهمية إلى أن تكون سحابة من الجزيئات بين النجوم. تبعث الإشعاع في ضوء أول أكسيد الكربون (CO). الآن أصبح من الممكن تدريجياً تحسين صورة درب التبانة. وعليه ، فإن المجرة (من الكلمة اليونانية غالا: الحليب) هي عبارة عن عجلة عازمة ، يبلغ قطرها 100000 سنة ضوئية وبسماكة لا تزيد عن 5000 سنة ضوئية. يحيط محور العجلة بثقبها الأسود بانتفاخ كروي للنجوم مع هيكل مدمج على شكل سيجار - نوع من البار.

بعد حوالي 15000 سنة ضوئية من المركز ، تمتد حلقة تتكون أيضًا من غبار الغبار والغاز ، بالإضافة إلى النجوم. تتميز المجرة بالعديد من الأسلحة. يحمل معظمهم أسماء النجوم النجمية التي نلاحظها: ساجيتاريوس وفرسوس آرمز ، وأسلحة نورما وسكوتوم-كروز ، وأذرع الكيلوبارك الثلاثة وذراع الدجاجة.

يقع نظامنا الشمسي في ذراع أوريون ، على بعد 26000 سنة ضوئية من المركز وتقريبا على الطائرة الرئيسية. ويحيط النظام ، الذي يحتوي على حوالي 200 مليار شمس ، بهالة كروية تحتوي على آلاف العناقيد النجمية الكروية ومنطقة كروية تتكون من بلازميدة هيدروجين رفيعة للغاية. تدور المجرة بأكملها ، مع اقتراب الأجسام من مركز الدوران بشكل أسرع ، وتلك الأبعد عن مركز الدوران بشكل أبطأ. ويبين منحنى هذا التناوب التفاضلي وجود مخالفات لا يمكن تفسيرها بالكتلة المرئية وحدها.

هنا ، من المحتمل أن المادة المظلمة غير المرئية تلعب دورًا. ويواجه الفلكيون مشكلة أخرى: على الرغم من الدوران ، فإن الأسلحة الحلزونية لا تهدأ ، ولكنها حافظت على شكلها لبلايين السنين. أحد التفسيرات لذلك هو الموجات الصدمية التي تنتشر عبر النظام بأكمله وتضغط على المسألة في الأذرع الحلزونية مثل ازدحام المرور على الطريق السريع. لا يزال الباحثون محيرون بشأن أسباب هذه الموجات من الكثافة.

المصدر:-https://phys.org/news/2018-07-milky.html

ترجمةSabah F.Alwan