المكونات الرئيسية لمجرة درب التبانة في علم الفلك

ما هي مجرة درب التبانة؟

مجرة درب التبانة هي نظام حلزوني كبير يتكون من مئات المليارات من النجوم أحدها الشمس، تأخذ المجرة اسمها من درب التبانة، وهي المجموعة المضيئة غير المنتظمة من النجوم والسحب الغازية التي تمتد عبر السماء كما تُرى من الأرض، على الرغم من أن الأرض تقع داخل مجرة ​​درب التبانة (تسمى أحياناً ببساطة المجرة)، إلا أن الفلكيين ليس لديهم فهم كامل لطبيعتها، كما هو الحال بالنسبة لبعض أنظمة النجوم الخارجية.

تحجب طبقة سميكة من الغبار بين النجمي الكثير من المجرة عن التدقيق بواسطة التلسكوبات البصرية، ويمكن لعلماء الفلك تحديد هيكلها واسع النطاق فقط بمساعدة التلسكوبات الراديوية والأشعة تحت الحمراء، التي يمكنها اكتشاف أشكال الإشعاع التي تخترق المادة المحجوبة.

مجموعات النجوم والجمعيات النجمية:

على الرغم من أن معظم النجوم في المجرة موجودة إما كنجوم مفردة مثل الشمس أو كنجوم مزدوجة، إلا أن هناك العديد من المجموعات والعناقيد البارزة من النجوم التي تحتوي على عشرات إلى آلاف الأعضاء، يمكن تقسيم هذه الكائنات إلى ثلاثة أنواع، وفيما يلي ذكر وتوضيح هذه الأنواع التي تختلف في المقام الأول في العمر وعدد النجوم الأعضاء:

• العناقيد الكروية: تعتبر العناقيد النجمية الأكبر والأكثر ضخامة هي الحشود الكروية، وقد سميت بذلك بسبب مظهرها الكروي تقريباً، تحتوي المجرة على أكثر من 150 مجموعة كروية (العدد الدقيق غير مؤكد بسبب حجب الغبار في نطاق درب التبانة، والذي ربما يمنع بعض العناقيد الكروية من الرؤية).

يتم ترتيب هذه العناقيد في هالة شبه كروية حول مجرة ​​درب التبانة مع وجود عدد قليل نسبياً في اتجاه مستوى المجرة، ولكن تركيزاً كثيفاً باتجاه المركز، التوزيع الشعاعي عند رسمه كدالة للمسافة من مركز المجرة يناسب تعبيراً رياضياً لشكل مطابق لتلك التي تصف توزيع النجوم في المجرات الإهليلجية.

• العناقيد المفتوحة: أو كما تسمى بـ مجموعات مفتوحة، تم العثور على مجموعات أصغر وأقل كتلة من العناقيد الكروية في مستوى المجرة مختلطة مع غالبية نجوم النظام بما في ذلك الشمس، هذه الكائنات هي العناقيد المفتوحة، وهذا ما يسمى لأنها تتميز عموماً بمظهر أكثر انفتاحاً وفضفاضة من العناقيد الكروية النموذجية.

يتم توزيع العناقيد المفتوحة في المجرة بشكل مشابه جداً للنجوم الشابة، تتركز بشكل كبير على طول مستوى المجرة، وينخفض ​​عددها ببطء إلى الخارج من مركزها، لا يمكن معرفة التوزيع الواسع النطاق لهذه العناقيد بشكل مباشر؛ لأن وجودها في طائرة درب التبانة يعني أن الغبار يحجب تلك التي تبعد أكثر من بضعة آلاف من السنين الضوئية عن الشمس.

بالقياس مع العناقيد المفتوحة في المجرات الخارجية المشابهة للمجرة، يُعتقد أنها تتبع التوزيع العام للضوء المتكامل في المجرة باستثناء أنه ربما يكون هناك عدد أقل منها في المناطق المركزية، هناك بعض الأدلة على أن العناقيد المفتوحة الأصغر تتركز بشكل أكثر كثافة في الأذرع الحلزونية للمجرة على الأقل في جوار الشمس، حيث يمكن تمييز هذه الأذرع.

• الجمعيات النجمية: الجمعيات النجمية هي أصغر من العناقيد المفتوحة؛ لذلك إن الارتباطات النجمية عبارة عن تجمعات فضفاضة جداً من النجوم الشابة التي تشترك في مكان مشترك ووقت منشأ، ولكنها عموماً لا ترتبط ارتباطاً وثيقاً ببعضها البعض بشكل جاذبي لتشكيل مجموعة مستقرة، تقتصر الارتباطات النجمية بشكل صارم على مستوى المجرة وتظهر فقط في مناطق النظام، والتي يحدث فيها تشكل النجوم لا سيما في الأذرع الحلزونية.

إنها كائنات مضيئة جدا بل إن ألمعها يكون أكثر إشراقاً من ألمع العناقيد الكروية، ولكن هذا ليس بسبب احتوائها على المزيد من النجوم، بدلا من ذلك هو نتيجة لحقيقة أن النجوم المكونة لها أكثر سطوعاً من النجوم التي تشكل عناقيد كروية، وأكثر النجوم سطوعاً في الاتحادات النجمية هي النجوم الشابة جداً من النوعين الطيفيين OوB، ولديها لمعان مطلق مثل سطوع أي نجم في المجرة بترتيب مليون مرة لمعان الشمس.

إن هذه النجوم لها أعمار قصيرة جداً تدوم فقط بضعة ملايين من السنين، مع النجوم المضيئة من هذا النوع لا يلزم وجود عدد كبير جداً لتكوين مجموعة شديدة الإضاءة والبارزة، يبلغ إجمالي كتل التجمعات النجمية بضع مئات من الكتل الشمسية فقط، ويبلغ عدد سكان النجوم المئات أو الآلاف في حالات قليلة.

المجموعات المتحركة من النجوم في مجرة درب التبانة:

هذه الأشياء (المجموعات المتحركة) هي منظمات من النجوم تشترك في حركات مشتركة قابلة للقياس، في بعض الأحيان لا تشكل هذه مجموعة ملحوظة، يسمح هذا التعريف بتطبيق المصطلح على مجموعة من الأجسام من أقرب عناقيد مرتبطة بالجاذبية إلى مجموعات من النجوم المنتشرة على نطاق واسع بدون هوية جاذبية واضحة، والتي يتم اكتشافها فقط من خلال البحث في الفهارس عن النجوم ذات الحركة المشتركة.

من بين المجموعات المتحركة الأكثر شهرة هي (Hyades) في كوكبة الثور، يُعرف هذا النظام أيضاً باسم مجموعة الثور المتحركة أو تيار الثور ويتألف من مجموعة (Hyades) الكثيفة نسبياً جنباً إلى جنب مع عدد قليل من الأعضاء البعيدة جداً، تحتوي على ما مجموعه حوالي 350 نجمة بما في ذلك العديد من الأقزام البيضاء، ويقع مركزها على بعد حوالي 150 سنة ضوئية.

تشمل المجموعات النجمية المتحركة البارزة الأخرى مجموعات (Ursa Major وScorpius-Centaurus وPleiades)، إلى جانب هذه المنظمات البعيدة لاحظ الباحثون ما يبدو أنه مجموعات من النجوم عالية السرعة بالقرب من الشمس، واحدة من هذه تسمى مجموعة (Groombridge 1830) وتتكون من عدد من الأقزام الفرعية والنجم (RR Lyrae)، وبعد ذلك تم تسمية متغيرات (RR Lyrae).

كان للتطورات الحديثة في دراسة المجموعات المتحركة تأثير على التحقيق في التاريخ الحركي للنجوم وعلى المعايرة المطلقة لمقياس المسافة للمجرة، أثبتت المجموعات المتحركة أنها مفيدة بشكل خاص فيما يتعلق بالأخيرة؛ لأن قواسمها المشتركة في الحركة تمكن علماء الفلك من التحديد الدقيق (للأمثلة الأقرب) مسافة كل عضو على حدة.

وجنباً إلى جنب مع نجوم المنظر القريبة توفر مناظر المجموعة المتحركة الأساس لمقياس مسافة المجرة، وقد وجد علماء الفلك أن العنقود المتحرك (Hyades) مناسب تماماً لغرضهم؛ فهو قريب بما يكفي للسماح بالتطبيق الموثوق للطريقة وله عدد كافٍ من الأعضاء لاستنتاج عمر دقيق.

إن أحد المشاكل الأساسية لاستخدام المجموعات المتحركة لتحديد المسافة هو اختيار الأعضاء، في حالة (Hyades) تم القيام بذلك بعناية شديدة، ولكن ليس بدون نزاع كبير، يتم إنشاء أعضاء المجموعة المتحركة (ووجودها الفعلي) من خلال الدرجة التي تحدد بها حركاتهم نقطة التقاء مشتركة في السماء، تتمثل إحدى التقنيات في تحديد إحداثيات أقطاب الدوائر الكبرى التي تحددها الحركات والمواقف المناسبة للنجوم الفردية، ستحدد مواضع القطبين دائرة كبيرة وسيكون أحد أقطابها هو نقطة التقاء المجموعة المتحركة.

يمكن إنشاء عضوية النجوم من خلال المعايير المطبقة على مسافات أقطاب الحركة المناسبة للنجوم الفردية من الدائرة الكبيرة المتوسطة، كما يمكن قياس مصداقية وجود المجموعة نفسها من خلال تشتت نقاط الدائرة الكبرى حول متوسطها، ونظراً لعدم استخدام السرعات الشعاعية للاختيار الأولي للأعضاء، فيمكن فحصها لاحقاً للتخلص من المزيد من غير الأعضاء، كما يجب أن تحتوي القائمة النهائية للأعضاء على عدد قليل جداً من غير الأعضاء؛ إما أولئك الذين يبدو أنهم يتفقون مع حركة المجموعة بسبب أخطاء الملاحظة، أو تلك التي تحدث لمشاركة حركة المجموعة في الوقت الحالي ولكنها غير مرتبطة بالمجموعة تاريخياً.