في عام 1845 ، اكتشف عالم الفلك الإنجليزي لورد روس فئة كاملة من السدم الحلزونية. تم تأسيس طبيعتهم فقط في بداية القرن العشرين. لقد أثبت العلماء أن هذه السدم هي أنظمة نجمية ضخمة تشبه مجرتنا ، لكنها تبعد عدة ملايين من السنين الضوئية عنها.
معلومات عامة
المجرات الحلزونية (الصور في هذه المقالة توضح ميزات بنيتها) تبدو كزوج من الصحون مكدسة معًا أو عدسة ثنائية الوجه. يمكنهم الكشف عن قرص نجمي ضخم وهالة. عادةً ما يُطلق على الجزء المركزي ، الذي يشبه التورم بصريًا ، الانتفاخ. والشريط الغامق (طبقة معتمة من الوسط البينجمي) الذي يمتد على طول القرص يسمى الغبار البينجمي.
عادة ما يتم الإشارة إلى المجرات الحلزونية بالحرف S. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقسيمها عادة وفقًا لدرجة البنية. للقيام بذلك ، تتم إضافة الأحرف a أو b أو c إلى الحرف الرئيسي. وهكذا ، Sa يتوافق مع مجرة متخلفةهيكل حلزوني ، ولكن مع نواة كبيرة. الفئة الثالثة - Sc - تشير إلى أشياء متقابلة ، ذات قلب ضعيف وأغصان لولبية قوية. قد تحتوي بعض الأنظمة النجمية في الجزء المركزي على وصلة مرور ، والتي تسمى عادةً الشريط. في هذه الحالة ، يضاف الرمز B إلى التسمية. مجرتنا من النوع المتوسط ، بدون وصلة عبور.
كيف تشكلت هياكل القرص الحلزوني؟
يتم شرح الأشكال المسطحة على شكل قرص من خلال دوران العناقيد النجمية. هناك فرضية مفادها أنه أثناء تكوين المجرة ، تمنع قوة الطرد المركزي ضغط ما يسمى سحابة المجرة الأولية في اتجاه عمودي على محور الدوران. يجب أن تدرك أيضًا أن طبيعة حركة الغازات والنجوم داخل السدم ليست هي نفسها: تدور العناقيد المنتشرة أسرع من النجوم القديمة. على سبيل المثال ، إذا كانت سرعة الدوران المميزة للغاز هي 150-500 كم / ثانية ، فإن نجم الهالة سيتحرك دائمًا بشكل أبطأ. والانتفاخات التي تتكون من مثل هذه الأجسام ستكون سرعتها أقل بثلاث مرات من سرعة الأقراص.
غاز النجوم
يمكن اعتبار مليارات الأنظمة النجمية التي تتحرك في مداراتها داخل المجرات على أنها مجموعة من الجسيمات التي تشكل نوعًا من الغازات النجمية. والشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن خصائصه قريبة جدًا من الغاز العادي. يمكن تطبيق مفاهيم مثل "تركيز الجسيمات" ، "الكثافة" ، "الضغط" ، "درجة الحرارة" عليها. التناظرية للمعامل الأخير هنا هو متوسط الطاقةحركة النجوم "الفوضوية". في الأقراص الدوارة المكونة من الغاز النجمي ، يمكن أن تنتشر موجات من النوع الحلزوني من كثافة الانضغاط والخلخلة القريبة من الموجات الصوتية. إنهم قادرون على الدوران حول المجرة بسرعة زاوية ثابتة لعدة مئات من ملايين السنين. هم مسؤولون عن تكوين الفروع الحلزونية. في اللحظة التي يحدث فيها ضغط الغاز ، تبدأ عملية تكوين السحب الباردة ، مما يؤدي إلى تكوين نجم نشط.
هذا مثير للاهتمام
في أنظمة الهالة والإهليلجية ، يكون الغاز ديناميكيًا ، أي ساخن. وفقًا لذلك ، فإن حركة النجوم في مجرة من هذا النوع تكون فوضوية. ونتيجة لذلك ، فإن متوسط الاختلاف بين سرعات الأجسام القريبة مكانيًا هو عدة مئات من الكيلومترات في الثانية (تشتت السرعة). بالنسبة للغازات النجمية ، تكون سرعة التشتت عادة 10-50 كم / ث ، على التوالي ، تكون "درجتها" باردة بشكل ملحوظ. يُعتقد أن سبب هذا الاختلاف يكمن في تلك الأوقات البعيدة (منذ أكثر من عشرة مليارات سنة) ، عندما كانت مجرات الكون قد بدأت للتو في التكون. كانت المكونات الكروية أول من تم تشكيلها.
تسمى الموجات الحلزونية موجات الكثافة التي تعمل على طول قرص دوار. نتيجة لذلك ، فإن جميع نجوم مجرة من هذا النوع ، كما هي ، مجبرة على الخروج إلى أغصانها ، ثم الخروج من هناك. المكان الوحيد الذي تتطابق فيه سرعات الأذرع الحلزونية مع النجوم هو ما يسمى بدائرة التكوّن. بالمناسبة ، هذا هو المكان الذي توجد فيه الشمس.بالنسبة لكوكبنا ، هذا الظرف موات للغاية: الأرض موجودة في مكان هادئ نسبيًا في المجرة ، ونتيجة لذلك ، لم تتأثر بشكل خاص بكوارث على نطاق مجري لعدة مليارات من السنين.
ملامح المجرات الحلزونية
على عكس التكوينات الإهليلجية ، كل مجرة حلزونية (يمكن رؤية الأمثلة في الصور المعروضة في المقالة) لها نكهة فريدة خاصة بها. إذا كان النوع الأول مرتبطًا بالهدوء والثبات والاستقرار ، فإن النوع الثاني هو الديناميكيات والزوابع والدوران. ربما لهذا السبب يقول علماء الفلك أن الكون (الكون) "غاضب". يتضمن هيكل المجرة الحلزونية نواة مركزية تنبثق منها أذرع (فروع) جميلة. إنهم يفقدون تدريجياً الخطوط العريضة خارج عنقودهم النجمي. مثل هذا المظهر لا يمكن إلا أن يرتبط بحركة قوية وسريعة. تتميز المجرات الحلزونية بمجموعة متنوعة من الأشكال وأنماط فروعها.
كيف تصنف المجرات
على الرغم من هذا التنوع ، تمكن العلماء من تصنيف جميع المجرات الحلزونية المعروفة. قررنا استخدام درجة تطور الأسلحة وحجم نواةها كمعامل رئيسي ، ومستوى الضغط تلاشى في الخلفية على أنه غير ضروري.
سا
إدوين ب.هبل خصص لفئة Sa تلك المجرات الحلزونية التي لديها فروع متخلفة. تحتوي هذه المجموعات دائمًا على نوى كبيرة. غالبًا مركز مجرة من فئة معينةنصف حجم الكتلة بأكملها. تتميز هذه الأشياء بأقل تعبير. يمكن حتى مقارنتها بعناقيد النجوم الإهليلجية. في أغلب الأحيان ، تمتلك المجرات الحلزونية في الكون ذراعين. تقع على حواف متقابلة للنواة. تسترخي الفروع بطريقة متماثلة مماثلة. مع المسافة من المركز ، يتناقص سطوع الفروع ، وعلى مسافة معينة تتوقف عن الظهور على الإطلاق ، وتضيع في المناطق الطرفية من الكتلة. ومع ذلك ، هناك أشياء لا تحتوي على اثنين ، بل أكثر من الأكمام. صحيح أن هيكل المجرة هذا نادر جدًا. والأندر من ذلك هو السدم غير المتماثلة ، عندما يكون أحد الفروع أكثر تطوراً من الآخر.
Sb و Sc
فئة Edwin P. Hubble الفرعية لديها أذرع أكثر تطوراً بشكل ملحوظ ، لكن ليس لها تداعيات غنية. النوى أصغر بشكل ملحوظ من تلك الموجودة في النوع الأول. تتضمن الفئة الفرعية الثالثة (Sc) من مجموعات النجوم الحلزونية كائنات ذات فروع عالية التطور ، لكن مركزها صغير نسبيًا.
هل الولادة الجديدة ممكنة؟
وجد العلماء أن الهيكل الحلزوني هو نتيجة للحركة غير المستقرة للنجوم ، الناتجة عن الضغط القوي. بالإضافة إلى ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه ، كقاعدة عامة ، تتركز العمالقة الساخنة في الذراعين وتتراكم كتل المواد المنتشرة - الغبار بين النجوم والغاز بين النجوم - هناك. يمكن أيضًا رؤية هذه الظاهرة من زاوية أخرى. ليس هناك شك في أن مجموعة نجمية مضغوطة للغاية في سياق تطورهالم يعد يفقد درجة ضغطه. وبالتالي ، فإن الانتقال المعاكس مستحيل أيضًا. نتيجة لذلك ، نستنتج أن المجرات الإهليلجية لا يمكن أن تتحول إلى مجرة حلزونية ، والعكس صحيح ، لأن هذه هي الطريقة التي يتم بها ترتيب الكون (الكون). بعبارة أخرى ، هذان النوعان من العناقيد النجمية ليسا مرحلتين مختلفتين من تطور تطوري واحد ، لكنهما نظامان مختلفان تمامًا. كل نوع من هذا النوع هو مثال على مسارات تطورية معاكسة بسبب نسبة ضغط مختلفة. وهذه الخاصية بدورها تعتمد على الاختلاف في دوران المجرات. على سبيل المثال ، إذا تلقى النظام النجمي دورانًا كافيًا أثناء تكوينه ، فيمكنه أن ينكمش ويطور أذرعًا لولبية. إذا كانت درجة الدوران غير كافية ، فإن المجرة ستكون أقل انضغاطًا ، ولن تتشكل فروعها - ستكون شكلًا بيضاويًا كلاسيكيًا.
ما هي الاختلافات الأخرى
هناك اختلافات أخرى بين أنظمة النجم الإهليلجي و الحلزوني. وهكذا ، فإن النوع الأول من المجرات ، الذي يتمتع بمستوى منخفض من الانضغاط ، يتميز بكمية صغيرة (أو الغياب التام) للمادة المنتشرة. في الوقت نفسه ، تحتوي المجموعات اللولبية ذات المستوى العالي من الضغط على جزيئات الغاز والغبار. يشرح العلماء هذا الاختلاف بالطريقة التالية. تتصادم جزيئات الغبار وجزيئات الغاز بشكل دوري أثناء حركتها. هذه العملية غير مرنة. بعد الاصطدام ، تفقد الجسيمات بعض طاقتها ، ونتيجة لذلك ، تستقر تدريجياً في تلك الجسيماتأماكن في نظام النجوم حيث يوجد أقل طاقة كامنة.
أنظمة مضغوطة للغاية
إذا حدثت العملية الموصوفة أعلاه في نظام نجمي مضغوط للغاية ، فيجب أن تستقر المادة المنتشرة على المستوى الرئيسي للمجرة ، لأن مستوى الطاقة الكامنة هنا هو الأدنى. هذا هو المكان الذي يتم فيه جمع جزيئات الغاز والغبار. علاوة على ذلك ، تبدأ المادة المنتشرة حركتها في المستوى الرئيسي للعنقود النجمي. تتحرك الجسيمات بشكل متوازي تقريبًا في مدارات دائرية. نتيجة لذلك ، فإن الاصطدامات هنا نادرة جدًا. في حالة حدوثها ، فإن خسائر الطاقة لا تكاد تذكر. ويترتب على ذلك أن المادة لا تتحرك أبعد من ذلك إلى مركز المجرة ، حيث الطاقة الكامنة لها مستوى أقل.
أنظمة مضغوطة بشكل ضعيف
الآن ضع في اعتبارك كيف تتصرف المجرة البيضاوية. يتميز النظام النجمي من هذا النوع بتطور مختلف تمامًا لهذه العملية. هنا ، المستوى الرئيسي ليس على الإطلاق منطقة واضحة ذات مستوى منخفض من الطاقة الكامنة. يحدث انخفاض كبير في هذه المعلمة فقط في الاتجاه المركزي للعنقود النجمي. وهذا يعني أن الغبار والغاز بين النجوم سينجذبان إلى مركز المجرة. نتيجة لذلك ، ستكون كثافة المادة المنتشرة هنا عالية جدًا ، أعلى بكثير من الانتثار المسطح في نظام حلزوني. ستبدأ جزيئات الغبار والغاز المتجمعة في مركز التراكم تحت تأثير قوة الجاذبية في الانكماش ، وبالتالي تشكل منطقة صغيرة من المادة الكثيفة. يقترح العلماء أن من هذا الأمر في المستقبلتبدأ النجوم الجديدة في التكون. شيء آخر مهم هنا - سحابة صغيرة من الغاز والغبار ، تقع في قلب مجرة مضغوطة بشكل ضعيف ، لا تسمح باكتشاف نفسها أثناء المراقبة.
المراحل المتوسطة
لقد درسنا نوعين رئيسيين من العناقيد النجمية - ذات مستوى ضعيف وقوي من الانضغاط. ومع ذلك ، هناك أيضًا مراحل وسيطة عندما يكون ضغط النظام بين هذه المعلمات. في مثل هذه المجرات ، هذه الخاصية ليست قوية بما يكفي لتراكم المادة المنتشرة على طول المستوى الرئيسي للعنقود. وفي الوقت نفسه ، ليس ضعيفًا بدرجة كافية لتركز جزيئات الغاز والغبار في منطقة اللب. في مثل هذه المجرات ، تتجمع المادة المنتشرة في مستوى صغير يتجمع حول قلب العنقود النجمي.
المجرات المحظورة
نوع فرعي آخر من المجرات الحلزونية معروف - هذا هو عنقود نجمي بشريط. ميزتها على النحو التالي. إذا كانت الأذرع في النظام الحلزوني التقليدي تخرج مباشرة من النواة القرصية الشكل ، ففي هذا النوع يقع المركز في منتصف الجسر المستقيم. وتبدأ فروع هذه الكتلة من نهايات هذا الجزء. وتسمى أيضًا مجرات الحلزونات المتقاطعة. بالمناسبة ، لا تزال الطبيعة الفيزيائية لهذا الطائر غير معروفة.
بالإضافة إلى ذلك ، اكتشف العلماء نوعًا آخر من العناقيد النجمية. وهي تتميز بنواة مثل المجرات الحلزونية ، لكنها لا تمتلك أذرعًا. يشير وجود النواة إلى ضغط قوي ، لكنجميع المعلمات الأخرى تشبه النظم البيضاوية. تسمى هذه المجموعات عدسي. يقترح العلماء أن هذه السدم تتشكل نتيجة فقدان المادة المنتشرة بواسطة مجرة حلزونية.
