اسأل إيثان رقم 62: المجرة الحلزونية الأكبر
توجد في الكون مجرات ذات حجم غير واقعي ، آلاف المرات أكبر من مجراتنا. ولكن من بينها لا يوجد حلزوني واحد!
أحيانًا أجلس بمفردى تحت النجوم
وأفكر في المجرات داخل قلبي
وأتساءل عما إذا كان أي شخص يريد أن
يجعلها مجدية.
اريد ذلك.
- تيستي ماكسترسون
من خلال مراقبة سماء الليل من المنطقة المظلمة بالعين المجردة ، يمكنك رؤية النجوم والكواكب وحتى العناقيد القاتمة والسدم. ولكن إذا وجدت سماء مظلمة بلا قمر حقًا ، فإن كائنًا واحدًا يهيمن على جميع الكائنات الأخرى في الحجم والنطاق: درب التبانة الكبير!
هذا هو مستوى مجرتنا ، مرئي من الحافة من وجهة نظرنا من الداخل. إنها ضخمة وتحتوي على مئات المليارات من النجوم وتمتد إلى أكثر من 100000 سنة ضوئية. ولكن ماذا عن المجرات الأكبر؟ من غير المحتمل أن بلدنا رائع للغاية؟ وحول هذا الموضوع هذا الأسبوع ، طرح القارئ دوغ واتس سؤالاً:لماذا لا توجد مجرات كبيرة حقًا؟ هل هناك أي قيود تمنع المجرات الحلزونية من أن تصبح أكبر من ألف أو عشرة آلاف مرة من مجرة درب التبانة أو أندروميدا؟اتضح أن مجرة درب التبانة بعيدة عن أكبر المجرات اللولبية. مثل مجرة أندروميدا ، أكبر مجرة في سمائنا بحجمها الزاوي.
بالطبع ، تبدو أندروميدا كبيرة جدًا في سمائنا بسبب مزيج من عاملين:إنها كبيرة حقًا! تحتوي على حوالي تريليون نجم - أي أكثر من 3-5 مرات من قطرنا ، وقطرها أكثر من ضعف قطر مجرتنا - إنها 220.000 سنة ضوئية. هذه هي أكبر مجرة في مجموعتنا المحلية ،وهي قريبة منا! على بعد 2.54 مليون سنة ضوئية فقط - هذه أكبر مجرة قريبة إلينا.المجموعة المحلية لا تذهب سدىً إلى ذلك - كل ما يدخل إليها مرتبط بالجاذبية. بعد عدة مليارات من السنين ، ستندمج أندروميدا ودرب التبانة ومجرة المثلث وجميع المجرات الصغيرة الأخرى معًا في مجرة عملاقة واحدة.ونوع هذه المجرة ، سواء صدقت ذلك أم لا ، يحتوي على إجابة سؤال القارئ.والنتيجة ليست مجرة حلزونية متفوقة على مجرتنا ، بل مجرة بيضاوية عملاقة! قبل أن نشرع في مناقشة أسباب هذه الظاهرة ، نتذكر أننا منخرطون في العلوم هنا ، ولن يكفي النظر في بضعة أمثلة معزولة. إذا كنا بحاجة إلى حساب ما سيحدث للكون بشكل صحيح ، فيجب أن نأخذ في الاعتبار المجموعة الكاملة من الحقائق المرصودة واستخلاص النتائج منها.إذا نظرنا إلى جميع مجرات الكون - واخترنا الأكبر - ماذا سنرى؟
إليك مثال مثير للاهتمام بالنسبة لك - هناك العديد من المجرات في هذه الصورة ، وواحدة منها قابلة للمقارنة تمامًا لدرب التبانة. هذا هو الحلزوني على اليمين - IC 4970 ، الذي يتفاعل بشكل جاذبي مع جاره العملاق.لكن المجرة العملاقة من هذه الصورة ، تلك التي لها أكمام ضخمة ، تمتد إلى أبعد مما تظهر الصورة. بفضل الضوء فوق البنفسجي الذي لوحظ من المركبة الفضائية GALEX ، نعلم أنه من حيث الأبعاد المادية ، فإن هذه المجرة هي أكبر مجرة حلزونية لجميع المجرات المفتوحة.
هذه هي المجرة NGC 6872 ، بعرض 522000 سنة ضوئية. ربما تكون اللوالب أكبر ، لكننا وجدنا هذه اللولب ، لأنها تبعد عنا 200 مليون سنة ضوئية فقط. ومع ذلك ، فهي أكبر بكثير من درب التبانة ، وأندروميدا ، وحتى مجتمعة - إنها أكبر بكثير ، وبحكم أفكارنا ، لا يمكن أن تتشكل دوامة أكبر.ولكن هناك المزيد من المجرات - كلها مجرد اهليلجيه!
حتى بعد دراسة عنقود برج العذراء ، أقرب مجموعة كبيرة من المجرات ، سنجد مجرة كبيرة Messier 87 بقطر مليون سنة ضوئية ، تحتوي على تريليونات من النجوم وكتلة تفوق كتلتنا بمقدار 200 مرة.
المجرة في الصورة أعلاه هي IC 1101 ، أكبر مجرة توجد في الكون. تقع على مسافة 1.07 مليار سنة ضوئية ، وتحتوي على 100 تريليون نجم (1000 مرة أكثر من درب التبانة) ، كتلتها 10 15 شمسيًا وقطرها 5-6 مليون سنة ضوئية.إذا قارنته بأكبر المجرات اللولبية المعروفة ، اتضح أنه يحتوي على:- ما يقرب من 100 مرة من النجوم
- كتلة أكبر بمئات المرات
- 10 أضعاف القطر
إذن القارئ على حق!
في الكون ، يمكن للمرء أن يجد ما يكفي من المجرات - عادة في مراكز التجمعات العملاقة - التي تزيد كتلتها مئات وآلاف المرات عن كتلة درب التبانة ، لكنها ليست كلها حلزونية. على سبيل المثال ، فإن اللولب الضخم والمشرق في أسفل اليمين في صورة مجموعة Fornax (أعلاه) له حجم مادي مثل أكبر المجرات في أعلى اليسار ، ولكن في الكتلة لا يصل حتى إلى أندروميدا ، والمجرات الإهليلجية العملاقة أكبر بكثير من مجرة أندروميدا في الكتلة.فلماذا تخسر المجرات الحلزونية ، بدءًا بحجم معين؟ لفهم هذا ، دعنا نرى محاكاة لتكوين مجرة ، مع وصفي لمراحل التطور:- , , , , , ;
- , ;
- , ;
- , , - ;
- , , , , .
هذا ينهي المحاكاة وهذا الجزء من القصة. على الأرجح ، هذه هي الطريقة التي تشكلت بها درب التبانة وأندروميدا وجميع المجرات اللولبية الأخرى. انهارت سحابة غاز ضخمة بسبب الجاذبية ، وتحولت إلى فطيرة ونسج. خلقت موجات الكثافة الناشئة عن مخالفات القرص نمطًا حلزونيًا ، وظل كذلك ، حيث لم ينتهكه أي حدث كارثي واحد.لكن العملية ذاتها التي ولدت بها المجرات الكبيرة - اندماج مجرتين كبيرتين أو أكثر - تساهم أيضًا في تدمير البنية اللولبية!
هذا هو ما نلاحظه في الأساس: المجرات المعزولة التي لم تشارك أبدًا في الاندماج لها شكل حلزوني. المجرات المشاركة في الاندماج مشوهة للغاية وتحتوي على كميات هائلة من النجوم المتكونة. والمجرات التي مرت مؤخرًا بهذه العملية ، وحيث يكتمل تكوين النجوم النشط بالفعل ، تهدأ ، وتشكل شكلًا بيضاويًا.
إذا أردنا دمج مجرتين كبيرتين وتشكيل دوامة ، فيجب أن يكون لهما تكوين مبدئي مطابق للغاية (وهو أمر غير مرجح إحصائيًا) ، بما في ذلك الاتجاه والدوران المطلوبين. وكلما زاد اندماج المجرات الكبيرة ، زادت فرص تدمير البنية الحلزونية والبقاء بيضاوي الشكل.حتى أن هناك عدة مجرات تشبه مزيجًا من اللوالب والقطع الناقص. يُعتقد أن هذا حدث نتيجة "الاندماج شبه الكبير" ، عندما تندمج مجرة كبيرة في أصغر ، مما يؤدي إلى شكل بيضاوي ، مع الاحتفاظ بالشكل اللولبي.
هذا هو السبب في أن أكبر المجرات اللولبية في الكون ليست كبيرة جدًا ، والمجرات الأكبر تمر عبر الاندماج ، كلما زادت فرصها في أن تصبح بيضاوية عملاقة ، ولكنها ليست حلزونية! شكرا على هذا السؤال الرائع دوج وآمل أن يرضي فضولك. أرسل لي أسئلتك واقتراحاتك للمقالات التالية.Source: https://habr.com/ru/post/ar395467/
All Articles