السدم ودورها في تكوين مجرة درب التبانة

ما هي السدم الانبعاثية في مجرة درب التبانة؟

تعد السدم الانبعاثية أحد المكونات البارزة للمجرة، وهي مجموعة الأجسام الغازية الكبيرة والمشرقة والمنتشرة، والتي تسمى عموماً السدم، ألمع هذه الأجسام الشبيهة بالغيوم هي السدم الانبعاثية والمجمعات الكبيرة من الغاز بين النجمي والنجوم التي يوجد فيها الغاز في حالة مؤينة ومثارة (مع إلكترونات الذرات مثارة إلى مستوى طاقة أعلى من الطبيعي)، ينتج هذا الشرط عن الضوء فوق البنفسجي القوي المنبعث من النجوم الساخنة شديدة السطوع الموجودة في الغاز.

خصائص السدم الانبعاثية:

• نظراً لأن السدم الانبعاثية تتكون بالكامل تقريباً من الهيدروجين المتأين يُشار إليها عادةً باسم مناطق (H II).

• تم العثور على مناطق (H II) في مستوى المجرة مختلطة مع النجوم الشابة والجمعيات النجمية وأصغر العناقيد المفتوحة، إنها مناطق تشكلت فيها النجوم الضخمة مؤخراً ويحتوي العديد منها على الغازات غير المكثفة والغبار والمجمعات الجزيئية المرتبطة عادةً بتكوين النجوم المستمر.

• تتركز مناطق (H II) في الأذرع الحلزونية للمجرة على الرغم من وجود بعضها بين الذراعين، تم العثور على العديد منها على مسافات متوسطة من مركز مجرة ​​درب التبانة ويوجد أكبر عدد منها على مسافة 10000 سنة ضوئية.

يمكن التحقق من هذه الحقيقة الأخيرة، على الرغم من أن مناطق (H II) لا يمكن رؤيتها بوضوح على بعد بضعة آلاف من السنين الضوئية من الشمس، تصدر إشعاعات راديوية من نوع مميز مع طيف حراري يشير إلى أن درجة حرارتها حوالي 10000 كلفن، يمكّن هذا الإشعاع الراديوي الحراري علماء الفلك من رسم خريطة لتوزيع مناطق (H II) في أجزاء بعيدة من المجرة.

• تنافس أكبر وألمع مناطق (H II) في المجرة مجموعات النجوم الأكثر سطوعاً في لمعانها الكلي، على الرغم من أن معظم الإشعاع المرئي يتركز في عدد قليل من خطوط الانبعاث المنفصلة، فإن إجمالي السطوع الظاهر للألمع يعادل عشرات الآلاف من اللمعان الشمسي.

• تتميز مناطق (H II) أيضاً بحجمها الرائع، حيث تبلغ أقطارها حوالي 1000 سنة ضوئية، بشكل أكثر شيوعاً تمتد مناطق (H II) الشائعة مثل (Orion Nebula) على حوالي 50 سنة ضوئية، تحتوي على غاز كتلته الإجمالية تتراوح من كتلة شمسية واحدة أو اثنتين إلى عدة آلاف.

• تتكون مناطق (H II) بشكل أساسي من الهيدروجين، ولكنها تحتوي أيضاً على كميات قابلة للقياس من الغازات الأخرى، يأتي الهيليوم في المرتبة الثانية من حيث الوفرة وتوجد أيضاً كميات كبيرة من الكربون والنيتروجين والأكسجين، تشير الدلائل الأولية إلى أن نسبة وفرة العناصر الأثقل بين الغازات المكتشفة إلى الهيدروجين تنخفض إلى الخارج من مركز المجرة وهو اتجاه لوحظ في المجرات الحلزونية الأخرى.

ما هو دور السدم الكوكبية في مجرة درب التبانة؟

الغيوم الغازية المعروفة باسم السدم الكوكبية تشبه بشكل سطحي الأنواع الأخرى من السدم، سميت بذلك لأن الأصناف الأصغر تشبه تقريباً أقراص الكواكب عند النظر إليها من خلال التلسكوب، تمثل السدم الكوكبية مرحلة في نهاية دورة الحياة النجمية بدلاً من مرحلة في البداية.

يختلف توزيع مثل هذه السدم في المجرة عن توزيع مناطق (H II)، تنتمي السدم الكوكبية إلى مجموعة متوسطة وتوجد في جميع أنحاء القرص والهالة الداخلية، يوجد أكثر من 1000 سدم كوكبي معروف في المجرة، ولكن قد يتم التغاضي عن المزيد بسبب الغموض في منطقة درب التبانة.

أشهر بقايا السدم الكوكبية (بقايا سوبر نوفا):

نوع آخر من الأجسام الضبابية الموجودة في المجرة هو بقايا الغاز المنفجر من نجم متفجر مكوناً مستعراً أعظم، تبدو هذه الأجسام أحياناً مثل السدم الكوكبية كما في حالة سديم السرطان، ولكنها تختلف عن الأخيرة بثلاث طرق وهي:

• الكتلة الكلية لغازها (فهي تنطوي على كتلة أكبر بشكل أساسي كل كتلة النجم المتفجر).

• حركاتها (تتوسع بسرعات أعلى).

• عمرها (تستمر لفترة أقصر كسدم مرئية).

أشهر بقايا المستعر الأعظم هي تلك الناتجة عن ثلاثة مستعرات أعظم تمت ملاحظتها تاريخياً، تلك التي حدثت في 1054 والتي جعلت من سديم السرطان بقاياها، عام 1572 المسمى (Tycho’s Nova) و1604 المسمى (Kepler’s Nova)، يتم الكشف عن هذه الأجسام والعديد من الأشياء الأخرى المشابهة لها في المجرة بأطوال موجات الراديو.

حيث يتم اطلاق طاقة راديو في طيف مسطح تقريباً بسبب انبعاث الإشعاع بواسطة الجسيمات المشحونة التي تتحرك بشكل حلزوني بسرعة تقارب سرعة الضوء في مجال مغناطيسي ملتصق بالبقايا الغازية، يسمى الإشعاع المتولد بهذه الطريقة إشعاع السنكروترون، ويرتبط بأنواع مختلفة من الظواهر الكونية العنيفة إلى جانب بقايا المستعرات الأعظمية مثل المجرات الراديوية على سبيل المثال.

سحب الغبار في مجرة درب التبانة:

تنحصر سحب الغبار في المجرة بشكل ضيق على مستوى مجرة ​​درب التبانة، على الرغم من أنه يمكن اكتشاف الغبار منخفض الكثافة للغاية حتى بالقرب من قطبي المجرة، لا يمكن اكتشاف سحب الغبار التي تزيد عن 2000 إلى 3000 سنة ضوئية من الشمس بصرياً؛ لأن سحب الغبار المتداخلة وطبقة الغبار العامة تحجب المناظر البعيدة.

بناءً على توزيع سحب الغبار في المجرات الأخرى يمكن استنتاج أنها غالباً ما تكون أكثر وضوحاً داخل الأذرع الحلزونية خاصة على طول الحافة الداخلية للمجرات المحددة جيداً، تمتلك أفضل سحب الغبار التي يمكن ملاحظتها بالقرب من الشمس كتلاً من عدة مئات من الكتل الشمسية وأحجام تتراوح من حوالي 200 سنة ضوئية إلى جزء من السنة الضوئية، الأصغر يميل إلى أن يكون الأكثر كثافة، وربما يرجع ذلك جزئياً إلى التطور؛ فعندما يتقلص مجمع الغبار يصبح أيضاً أكثر كثافة وأكثر تعتيماً.

أصغر سحب الغبار هي ما يسمى بكريات بوك، والتي سميت على اسم عالم الفلك الأمريكي الهولندي بارت جي بوك، هذه الأجسام يبلغ عرضها حوالي سنة ضوئية ولها كتل من 1 إلى 20 كتلة شمسية، المزيد من المعلومات الكاملة عن الغبار في المجرة تأتي من ملاحظات الأشعة تحت الحمراء، بينما يمكن للأجهزة الضوئية اكتشاف الغبار عندما يحجب أجساماً بعيدة أو عندما يضيء بواسطة نجوم قريبة جداً، فإن تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء قادرة على تسجيل الإشعاع طويل الموجة الذي تنبعث منه سحب الغبار الباردة نفسها.

كشف مسح كامل للسماء عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء (تم إجراؤه في أوائل الثمانينيات من قبل مرصد مدار غير مأهول القمر الصناعي الفلكي بالأشعة تحت الحمراء IRAS) عن عدد كبير من سحب الغبار الكثيفة في مجرة ​​درب التبانة، بعد عشرين عاماً قام تلسكوب سبيتزر الفضائي بحساسية أكبر وتغطية أكبر لطول الموجة ودقة أفضل بتعيين العديد من مجمعات الغبار في درب التبانة، لكن في بعض الحالات كان من الممكن مشاهدة عناقيد نجمية ضخمة لا تزال في طور التكوين.

يمكن دراسة السحب الكثيفة من الغبار في مجرة ​​درب التبانة بوسائل أخرى، تحتوي العديد من هذه الكائنات على كميات يمكن اكتشافها من الجزيئات التي تنبعث منها إشعاعات الراديو بأطوال موجية تسمح بتحديدها وتحليلها، وقد تم اكتشاف أكثر من 50 جزئ مختلف بما في ذلك أول أكسيد الكربون والفورمالديهايد والجذور في سحب الغبار.