أشهر أنواع المجرات وأهم المعومات عن مجرات علم الفلك

ما هو مقياس مجرة ​​درب التبانة؟

في نفس الوقت الذي كانت فيه السدم الحلزونية قيد الدراسة والمناقشة أصبحت مجرة ​​درب التبانة موضوع نقاش مثير للجدل، خلال السنوات الأولى من القرن العشرين اعتقد معظم علماء الفلك أن مجرة ​​درب التبانة كانت عبارة عن نظام على شكل قرص من النجوم مع وجود الشمس بالقرب من المركز وعلى طول الحافة على طول محور سميك يبعد حوالي 15000 سنة ضوئية فقط.

وقد استند هذا الرأي إلى أدلة إحصائية تتضمن تعداد النجوم والتوزيع المكاني لمجموعة متنوعة من الأجسام الكونية، ومنها:

• عناقيد النجوم المفتوحة.

• النجوم المتغيرة.

• الأنظمة الثنائية.

• سحب الغاز بين النجوم.

بدت كل هذه الأجسام وكأنها تتضاءل على مسافات تصل إلى عدة آلاف من السنين الضوئية، تم تحدي هذا المفهوم لمجرة درب التبانة من قبل (Shapley) في عام 1917 عندما أصدر نتائج دراسته عن العناقيد الكروية، لقد وجد أن هذه المجموعات المتناظرة كروياً من النجوم المكدسة بكثافة مقارنة بالعناقيد المفتوحة الأقرب بكثير كانت غير عادية في توزيعها، بينما تتركز العناقيد المفتوحة المعروفة بشكل كبير في الحزام اللامع لمجرة درب التبانة، فإن المجموعات الكروية غالباً ما تكون غائبة عن تلك المناطق باستثناء الاتجاه العام لكوكبة القوس، حيث يوجد تركيز عناقيد كروية خافتة.

أوضحت مؤامرة شابلي للتوزيع المكاني لهذه التجمعات النجمية هذه الحقيقة الغريبة، حيث يقع مركز نظام العنقود الكروي (وهو عبارة عن سحابة كروية ضخمة من العناقيد) في هذا الاتجاه على بعد حوالي 30 ألف سنة ضوئية من الشمس، افترض شابلي أن هذا المركز يجب أن يكون أيضاً مركز مجرة ​​درب التبانة، وقال إن العناقيد الكروية تشكل هيكلاً عظمياً عملاقاً حول قرص مجرة ​​درب التبانة، وبالتالي فإن النظام أكبر بكثير مما كان يُعتقد سابقاً ويبلغ مداه الإجمالي حوالي 100000 سنة ضوئية.

نجح (Shapley) في إجراء أول تحديد موثوق لحجم مجرة ​​درب التبانة إلى حد كبير باستخدام (Cepheids) و(RR Lyrae) نجوم كمؤشرات للمسافة، استند نهجه إلى علاقة (P-L) التي اكتشفها (Leavitt) وعلى افتراض أن كل هذه المتغيرات لها نفس علاقة (P-L)، كما رآه كان هذا الافتراض صحيحاً على الأرجح في حالة نجوم (RR Lyrae)؛ لأن جميع المتغيرات من هذا النوع في أي مجموعة كروية معينة لها نفس السطوع الظاهري.

إذا كانت جميع متغيرات (RR Lyrae) لها نفس السطوع الجوهري فسيترتب على ذلك أن الاختلافات في السطوع الظاهري يجب أن تكون بسبب مسافات مختلفة من الأرض، كانت الخطوة الأخيرة في تطوير إجراء لتحديد مسافات المتغيرات هي حساب مسافات حفنة من هذه النجوم بطريقة مستقلة لتمكين المعايرة، لم يتمكن شابلي من الاستفادة من طريقة اختلاف المنظر المثلثي، حيث لا توجد متغيرات قريبة بما يكفي لقياس المسافة المباشرة.

القياسات الدقيقة لمواقع وحركة النجوم:

• دوران فان معانين: خلال أوائل القرن العشرين كان أحد أهم فروع علم الفلك هو علم الفلك والقياسات الدقيقة لمواقع وحركات النجوم، كان فان معانين أحد الخبراء الرائدين في هذا المجال، وكانت معظم قراراته للمواقف النجمية دقيقة وصمدت أمام اختبار الزمن لكنه ارتكب خطأً جسيماً ولا يزال غير مفهوم جيداً عندما تابع مشكلة عرضية لمصالحه الرئيسية، وفي سلسلة من الأوراق البحثية التي نُشرت في أوائل عشرينيات القرن الماضي أبلغ فان معانين عن اكتشافه وقياس دوران السدم الحلزونية.

• مناظرة شابلي كورتيس (Shapley-Curtis): كانت طبيعة المجرات وحجم الكون موضوع المناقشة الكبرى وهو برنامج عام تم تنظيمه في عام 1920 من قبل الأكاديمية الوطنية للعلوم في مؤسسة سميثسونيان في واشنطن العاصمة، وقد تم عرض محادثات من قبل شابلي و(Heber Curtis) الذين كانوا تم التعرف عليهم كمتحدثين باسم وجهات نظر معاكسة حول طبيعة السدم الحلزونية ومجرة درب التبانة.

اكتشاف الفلكي هابل لأجسام خارج المجرة:

خلال أوائل العشرينات من القرن الماضي اكتشف هابل 15 نجماً في الجسم الصغير غير المنتظم الشبيه بالغيوم (NGC 6822) والذي اختلف في لمعانه واشتبه في أنها قد تشمل السيفيد، بعد جهد كبير قرر أن 11 منهم كانت في الواقع متغيرات (Cepheid) مع خصائص لا يمكن تمييزها عن تلك الموجودة في (Cepheids) العادية في مجرة ​​درب التبانة و(Magellanic Clouds)، تراوحت فتراتهم من 12 إلى 64 يوم وكانت جميعها خافتة جداً وأضعف بكثير من نظرائهم في ماجلان، ومع ذلك فإنها تناسب علاقة (P-L) من نفس الطبيعة التي اكتشفها (Leavitt).

افترض هابل بعد ذلك بجرأة أن العلاقة (P-L) كانت شاملة واشتق تقديراً للمسافة إلى (NGC 6822) باستخدام أحدث نسخة من (Shapley 1925) لمعايرة العلاقة، كانت هذه المعايرة خاطئة كما هو معروف الآن بسبب الالتباس في ذلك الوقت حول طبيعة (Cepheids)، تضمنت معايرة (Shapley) بعض (Cepheids) في مجموعات كروية وجد المحققون اللاحقون أن لها علاقة (P-L) الخاصة بهم، وبالتالي كانت مسافة هابل لـ (NGC 6822) صغيرة جداً، لقد حسب مسافة 700000 سنة ضوئية فقط، من المعروف اليوم أن المسافة الفعلية أقرب إلى 2،000،000 سنة ضوئية.

على أي حال هذه المسافة الشاسعة (على الرغم من التقليل من شأنها) كانت كبيرة بما يكفي لإقناع هابل بأن (NGC 6822)، يجب أن تكون مجرة ​​بعيدة ومنفصلة بعيدة جداً بحيث لا يمكن تضمينها حتى في نسخة (Shapley) من نظام مجرة ​​درب التبانة، من الناحية الفنية يمكن اعتبار هذا السديم الخافت أول مجرة ​​خارجية معروفة، استمر اعتبار سحابة ماجلان مجرد ملاحق لمجرة درب التبانة ولا يزال السدم اللامع الآخر (M31 وM33) قيد الدراسة في مرصد جبل ويلسون، على الرغم من إعلان هابل عن اكتشافه لـ (Cepheids) في (M31) في اجتماع عام 1924 إلا أنه لم يكمل بحثه ونشر نتائج هذه المجرة الحلزونية الواضحة إلا بعد خمس سنوات.

في حين أن (Cepheids) جعل من الممكن تحديد مسافة وطبيعة (NGC 6822) فإن بعض ميزاتها الأخرى أكدت الاستنتاج بأنها كانت مجرة ​​منفصلة بعيدة، اكتشف هابل بداخله خمسة سدم منتشرة وهي عبارة عن غيوم غازية متوهجة تتكون في الغالب من الهيدروجين المتأين في مناطق (H II) المحددة، (يشير H إلى الهيدروجين ويشير II إلى أن معظمه مؤين بينما يشير HI على النقيض من ذلك إلى الهيدروجين المحايد)، ووجد أن هذه المناطق الخمس (H II) لها أطياف مثل تلك الخاصة بسحب الغاز في نظام مجرة ​​درب التبانة، على سبيل المثال سديم الجبار وإيتا كارينا، بحساب أقطارها تأكد هابل من أن أحجام السدم المنتشرة كانت طبيعية على غرار الأمثلة المحلية لمناطق (H II) العملاقة.