مخططات التصنيف وأنواع المجرات الثانوية في علم الفلك

ما هي المجرات غير المنتظمة؟

يتكون معظم ممثلي فئة المجرات غير المنتظمة من تجمعات محببة وغير منتظمة للغاية من المناطق المضيئة، إن هذه المجرات لا تملك أي تناسق ملحوظ ولا نواة مركزية واضحة، وعادة ما يكون لونهم أكثر زرقة من أذرع وأقراص المجرات الحلزونية، ومع ذلك فإن عدداً صغيراً جداً منهم أحمر وله شكل أملس وإن كان غير متماثل.

تعرف هابل على هذين النوعين من المجرات غير المنتظمة (Irr I وIrr II)، النوع (Irr I) هو الأكثر شيوعاً بين الأنظمة غير المنتظمة، ويبدو أنه يقع بشكل طبيعي على امتداد الطبقات اللولبية ما وراء (Sc) في المجرات التي ليس لها بنية حلزونية يمكن تمييزها، إنها زرقاء عالية الدقة ولها نواة قليلة أو معدومة.

أنظمة (Irr II) عبارة عن كائنات حمراء ونادرة، وهي تشمل أنواعاً مختلفة من المجرات الفوضوية التي يبدو أن لها العديد من التفسيرات المختلفة، بما في ذلك الأكثر شيوعاً نتائج التفاعلات بين المجرة والمجرة وتشوهات المد والجزر وأكل لحوم البشر؛ لذلك لم يعد يُنظر إلى هذه الفئة على أنها طريقة مفيدة لتصنيف المجرات، بعض المجرات غير المنتظمة مثل الحلزونات ممنوعة، لديهم هيكل شريط مركزي تقريباً يسيطر على ترتيب المواد الفوضوي، وسحابة ماجلان الكبيرة هي مثال معروف.

مخططات التصنيف وأنواع المجرات الأخرى:

تتبع مخططات تصنيف أخرى مشابهة لنمط هابل، ولكنها تقسم المجرات بشكل مختلف، أحد الأمثلة البارزة على أحد هذه الأنظمة هو نظام (de Vaucouleurs)، يتضمن هذا المخطط الذي تطور بشكل كبير منذ إنشائه في عام 1959 عدداً كبيراً من الرموز للإشارة إلى أنواع مختلفة من الخصائص المورفولوجية المرئية في صور المجرات، تشكل فئات مجرات هابل الرئيسية إطار عمل مخطط دي فوكولور ويشمل تقسيمها مجموعات مختلفة وأنواع ومراحل.

إن نظام (de Vaucouleurs) مفصل للغاية لدرجة أنه يمثل رمزاً وصفياً للمجرات أكثر من كونه مخطط تصنيف شائع الاستخدام، هناك أيضاً مخططات مختلفة تستخدم للمجرات البعيدة للغاية، والتي نراها في شبابها، عندما يتم فحص مجرة ​​بعيدة جداً بواسطة تلسكوب كبير جداً، فإننا نرى هيكلها كما كان عندما انبعث الضوء منذ مليارات السنين.

في مثل هذه الحالات لا تكون أنواع هابل المميزة واضحة جداً، على ما يبدو كانت المجرات أقل تنظيماً في سنواتها الأولى، وهذه الأجسام البعيدة جداً تميل إلى أن تكون غير منتظمة وغير متناظرة، على الرغم من أن مخططات التصنيف الخاصة تُستخدم أحياناً لأغراض خاصة، إلا أن المخطط العام لتلسكوب هابل في شكله المحدث هو الأكثر استخداماً.

ما هي أهم سمات المجرات الخارجية؟

• مقياس المسافة خارج المجرة: قبل أن يتمكن علماء الفلك من إثبات وجود المجرات كان عليهم تطوير طريقة لقياس مسافاتهم، حتى العقود الأخيرة من القرن العشرين كان التقدم بطيئاً بشكل محبط، على الرغم من الاهتمام المتزايد بالمشكلة في جميع أنحاء العالم لم يتم التوصل إلى توافق في الآراء، في الواقع تندرج نتائج معظم العمال في معسكرين منفصلين، حيث كانت المسافات التي وجدها أحدهما ضعف حجم الآخر.

لهذا السبب بعد وقت قصير من إطلاقه في مدار حول الأرض في عام 1990 تم تكليف تلسكوب هابل الفضائي (HST) بمهمة خاصة لتحديد مقياس المسافة خارج المجرة بشكل موثوق، بقيادة عالم الفلك الكندي المولد ويندي فريدمان وعالم الفلك الأمريكي روبرت كينيكوت استخدم الفريق قدراً كبيراً من وقت (HST) لقياس خصائص النجوم المتغيرة (Cepheid) في مجموعة مختارة بعناية من المجرات، كانت نتائجهم متوسطة بين مقياسي المسافات السابقين، ومع التحسينات المتتابعة أصبح مقياس المسافات بين المجرات الآن على أساس آمن إلى حد ما.

• الخصائص الفيزيائية للمجرات الخارجية: تتعدد الخصائص الفيزيائية للمجرات الخارجية للكون، وفيما يلي سيتم ذكر أهم هذه الخصائص:

1. الحجم والكتلة: يمتد النطاق في الحجم الجوهري للمجرات الخارجية من أصغر الأنظمة مثل المجرات القزمة المتطرفة الموجودة بالقرب من مجرة ​​درب التبانة، والتي لا يتجاوز عرضها 100 سنة ضوئية إلى مجرات الراديو العملاقة، والتي تمتد (بما في ذلك فصوصها الساطعة الراديوية) ) أكثر من 3،000،000 سنة ضوئية، المجرات الحلزونية الكبيرة العادية مثل مجرة ​​المرأة المسلسلة لها أقطار من 100000 إلى 500000 سنة ضوئية.

إن الكتل الإجمالية للمجرات غير معروفة جيداً، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى الطبيعة غير المؤكدة للهالات المظلمة غير المرئية المفترضة التي تحيط بالعديد من المجرات أو ربما كلها، تُعرف الكتلة الكلية للمادة الموجودة داخل نصف القطر، والتي يمكن اكتشاف نجوم أو غازات المجرة من خلالها بمئات الأنظمة، النطاق من حوالي 100.000 إلى ما يقرب من 1.000.000.000.000 ضعف كتلة الشمس، تبلغ كتلة اللولب النموذجي الكبير حوالي 500.000.000.000 شمس.

في أواخر القرن العشرين أصبح من الواضح أن معظم الكتلة في المجرات ليست في شكل نجوم أو مواد مرئية أخرى، من خلال قياس السرعة التي تدور بها النجوم في المجرات الحلزونية والإهليلجية حول مركز المجرة يمكن للمرء قياس الكتلة داخل ذلك المدار، تمتلك معظم المجرات كتلة أكبر مما يمكن أن تمثله نجومها، لذلك هناك بعض المادة المظلمة غير المعروفة التي تهيمن على ديناميكيات معظم المجرات، ويبدو أن المادة المظلمة منتشرة على نطاق أوسع من توزيع النجوم في المجرات.

2. اللمعان: تظهر المجرات الخارجية نطاقاً كبيراً للغاية في مجموع لمعانها، أضعف المجرات الإهليلجية القزمة في جوهرها مثل قزم (Ursa Minor) الذي يبلغ سطوعه حوالي 100000 شمس، أكثر المجرات سطوعاً هي تلك التي تحتوي على كوازارات في مراكزها، يمكن أن تكون هذه النوى فائقة النشاط ذات السطوع الملحوظ مضيئة مثل 2،000،000،000،000 شمس، غالباً ما تكون المجرات الأساسية أضعف بمقدار 100 مرة من نواتها ويبلغ لمعان المجرات الحلزونية الكبيرة العادية بضع مئات من المليارات من الشمس.

3. العمر: على الرغم من أن المجرات المختلفة لها تواريخ مختلفة تماماً تميل القياسات إلى الإشارة إلى أن معظم المجرات (إن لم يكن كلها) لها نفس العمر تقريباً، يبلغ عمر مجرة ​​درب التبانة الذي يُقاس بتحديد أعمار أقدم النجوم الموجودة داخلها حوالي 13 مليار سنة، تحتوي المجرات القريبة حتى تلك المجرات مثل سحابة ماجلان الكبيرة والصغيرة التي تحتوي على العديد من النجوم الشابة جداً على الأقل على عدد قليل من النجوم القديمة جداً من نفس العمر تقريباً.

عندما يتم فحص المجرات البعيدة فإن أطيافها وألوانها تشبه إلى حد كبير تلك الموجودة في المجرات القريبة، ويُستنتج أنها يجب أن تحتوي أيضاً على مجموعة من النجوم القديمة جداً، من ناحية أخرى تبدو المجرات البعيدة جداً أصغر سناً، ولكن هذا يرجع إلى أن الوقت بالنسبة لها يمثل جزءاً كبيراً من عمرها؛ لذلك انبعث الضوء المستلم من هذه المجرات عندما كانوا أصغر سناً بشكل ملحوظ.

4. التكوين: إن وفرة العناصر الكيميائية في النجوم والمجرات موحدة بشكل ملحوظ، تعتبر نسب كميات العناصر المختلفة التي يرصدها علماء الفلك بالنسبة للشمس تقديراً جيداً إلى حد معقول لتلك الخاصة بالنجوم الأخرى في مجرة ​​درب التبانة وكذلك للنجوم في المجرات الأخرى، تم العثور على الاختلاف الرئيسي في الكمية النسبية للغازات البدائية والهيدروجين والهيليوم، تتكون العناصر الأثقل من عمليات تطورية نجمية، وهي أكثر وفرة نسبياً في المناطق التي يحدث فيها تكوين نجمي واسع النطاق.

وهكذا في مثل هذه المجرات الإهليلجية الصغيرة مثل نظام دراكو، حيث تشكلت جميع النجوم تقريباً في بداية حياتها تكون النجوم المكونة تقريباً من الهيدروجين والهيليوم النقيين، بينما في المجرات الكبيرة مثل مجرة ​​أندروميدا توجد مناطق فيها النجوم، كان التكوين نشطاً لفترة طويلة ووجد المحققون أن العناصر الثقيلة أكثر وفرة.