معلومات

ما الذي تم طرده من مجرتنا؟

ما الذي تم طرده من مجرتنا؟

في ليلة صافية ، من الممكن التحديق في سماء الليل ورؤية نطاق ضبابي من الضوء يمتد من أفق إلى آخر. ما تراه هو القرص المركزي لمجرة درب التبانة ، وهو تكوين هائل يتكون من الغبار والغاز ومليارات النجوم.

بناءً على الملاحظات الحديثة ، يقدر علماء الفلك قياس مجرة ​​درب التبانة 150,000 إلى 200000 سنة ضوئية في القطر ويحتوي بين 100 و 400 مليار النجوم. هذه النجوم ، بالإضافة إلى السحب السديمية من الغبار والغاز ، مرتبطة بإحكام حول مركز درب التبانة.

في القرن الماضي ، أدرك علماء الفلك أيضًا أن مجرتنا هي مجرد واحدة من مجرتنا العديدة الموجودة في الكون المرئي (تشير التقديرات الحالية إلى أنه يمكن أن يكون هناك ما يصل إلى 1 أو 2 تريليون). ومع ذلك ، فقد تعلم علماء الفلك الكثير عما يكمن بين المجرات خلال تلك الفترة أيضًا.

بالنسبة للجزء الأكبر ، فإن الفضاء بين المجرات هو أقرب ما يمكن إلى الفراغ التام. على الرغم من أن هذه المناطق ليست فارغة تمامًا ، إلا أنها تمتلئ عمومًا بكميات ضئيلة من الغبار والحطام التي تمتد مثل الخيوط من مجرة ​​إلى أخرى.

ومع ذلك ، أدرك علماء الفلك أيضًا أنه في الفضاء الذي يقع بين المجرات ، هناك أيضًا الكثير من الأجسام التي يتم طردها من المجرات بشكل منتظم.

وتشمل هذه الكواكب المارقة ، والنجوم المارقة ، وربما حتى بعض الأشياء فائقة الكتلة (المزيد حول ذلك أدناه). أدى وجود هذه الأشياء خارج المجرة إلى بعض الإدراكات المثيرة للاهتمام حول كوننا.

القليل من التاريخ الكوني ...

وفقًا لأكثر النظريات الكونية المقبولة على نطاق واسع ، بدأ الكون تقريبًا بالانفجار العظيم 13.8 مليار سنين مضت. بعد ما يقرب من 100000 عام ، تشكلت النجوم الأولى من الهيدروجين البدائي وغاز الهليوم.

بمرور الوقت ، بدأت هذه النجوم في التجمع في مجموعات نجمية كروية كبيرة (تعرف أيضًا باسم عناقيد كروية). ثم انجذبت هذه تجاه بعضها البعض لتشكيل المجرات الأولى التي بدأت في الظهور تقريبًا 1000000000 بعد سنوات من الانفجار العظيم (كاليفورنيا. 13 مليار سنين مضت).

عند هذه النقطة ، تشكلت بنية الكون واسعة النطاق ، والتي تضمنت عناقيد المجرات ، والعناقيد العملاقة ، والخيوط الكبيرة التي تربطها. بعد ولادة عدة أجيال من النجوم وموتها ، بدأت العناصر الأثقل في التراكم أيضًا.

تشكلت النجوم الأولى من الهيدروجين والهيليوم ، ولكن بمجرد ذهابهم إلى المستعر الأعظم ، تم تفجير المعادن التي تشكلت في الفضاء إلى الفضاء. ما يقرب من ستة أو سبعة مليارات سنة بعد الانفجار العظيم ، كان هناك ما يكفي من هذه العناصر في الوسط بين النجوم التي بدأت أنظمة الكواكب في تكوينها.

طوال الوقت ، ولدت نجوم جديدة ، واستمرت أنظمة الكواكب في التكون ، واستمرت عمليات الاندماج المجرية. نظرًا لأهميتها للتطور الكوني ، ربما تكون هناك حاجة أيضًا إلى خلفية صغيرة حول هذا ...

الاندماجات المجرية

على مدى أجيال ، أدرك علماء الفلك أنه على مدار التاريخ الكوني ، تطورت المجرات من خلال عملية الاندماج. تسبب هذا تدريجيًا في أن تتجمع المجرات القزمة معًا لتشكل مجرات إهليلجية ، والتي نمت تدريجياً لتصبح مجرات حلزونية (مثل مجرتنا).

كلما حدث هذا ، كانت النتيجة كارثية إلى حد ما. سيبدأ في المناطق الخارجية للمجرات المندمجة ، حيث ستتواصل أذرعهم ويتم تبادل النجوم وسحب الغبار والغاز.

تدريجيًا ، ستندفع المجرات إلى بعضها البعض وستتلامس التركيزات الأكثر كثافة من النجوم. سيؤدي هذا إلى تدمير العديد من أنظمة النجوم من خلال اضطرابات المد والجزر ، وربما حتى الاصطدامات بين النجوم.

في يوم من الأيام ، يتوقع علماء الفلك أن مجرة ​​درب التبانة ستصطدم بأقرب جارتها ، مجرة ​​أندروميدا (المعروفة أيضًا باسم ميسير 31). تقع هذه المجرة الحلزونية الضخمة حول 2.5 مليون سنة ضوئية بعيدًا ويمكن مقارنته في الحجم بحجمنا.

ومن المثير للاهتمام أن هذه المجرة تقترب من مجرة ​​درب التبانة بسرعة تقارب 482800 كم / ساعة (300000 ميل / ساعة). بناءً على أحدث الملاحظات التي قدمتها وكالة الفضاء الأوروبية مرصد جايا ، من خلالها تمكن علماء الفلك من توقع الحركات المستقبلية لمجرتينا ، يقدر أن يحدث هذا الاندماج حوالي 4.5 مليار سنوات من الآن.

للسجل ، هذا 1000000000 أطول مما كان يعتقد سابقًا. يالها من ارتياح ، هاه؟ وبينما من المحتمل أن تكون الحضارة كما نعرفها ميتة منذ فترة طويلة في هذه المرحلة ، فإن أي حضارة موجودة في هذه المرحلة قد تحتاج إلى الإبداع لضمان بقائها.

ثم مرة أخرى ، قد لا يلاحظون ذلك. في الأساس ، ستستغرق العملية مئات الملايين (أو حتى بلايين) من السنين حتى تنتهي. ووفقًا لعلماء الفلك ، من المحتمل أن تتضمن العملية خمس مراحل.

أثناء مرحلةواحد، ستواصل مجرة ​​درب التبانة وأندروميدا الاقتراب من بعضهما البعض وسوف تنمو أندروميدا بشكل أكبر وأكثر إشراقًا في سماء الليل. في المرحلة الثانية، ستكون قريبة بما يكفي بحيث تصبح السحب الجزيئية العملاقة في مداخلها الخارجية مضغوطة وتنتج نجومًا زرقاء لامعة جديدة ، مما يخلق أبراجًا جديدة.

المرحلة الثالثةسيشمل قرص الغبار والنجوم التي تميز مجرتنا أندروميدا ستبدأ في التفكك. عندما تتأرجح أندروميدا عبر مجرتنا ، ستصبح السماء عبارة عن فوضى مختلطة من الغبار والغاز والنجوم الفتية الساطعة. في هذه المرحلة ، العديد من النجوم الضخمة حديثة التكوين سوف تتحول إلى مستعر أعظم ، لتضيء سماء الليل.

في المرحلة الرابعة, 100 مليون بعد سنوات من مرور أندروميدا لأول مرة ، سوف تتأرجح مرة أخرى وستندمج المجرتان مرة أخرى. سيؤدي هذا إلى ضغط السحب الجزيئية مرة أخرى ، مما يؤدي إلى جولة أخرى من تكوين النجوم والمستعرات الأعظمية. ستعمل الرياح الناتجة عن هذا على طرد الكثير من الغاز والغبار المتبقي.

في المرحلة الخامسة، سيتم أخيرًا دمج المجرتين لتشكيل مجرة ​​إهليلجية واحدة (يشار إليها غالبًا باسم "Milkomeda"). أي دليل على وجود مجرة ​​درب التبانة وأندروميدا كمجرتين منفصلتين سوف يختفي.

يعني توزيع النجوم في أندروميدا ودرب التبانة أن فرصة حدوث أي اصطدام مباشر بين أنظمة النجوم ستكون ضئيلة. ومع ذلك ، فإن عملية الاندماج ستظل تسبب اضطرابات هائلة بسبب قوى الجاذبية الهائلة المتضمنة.

في الأساس ، عندما تندمج العناقيد النجمية أو المجرات ، فإن تأثير الجاذبية سيولد قوى مد هائلة. سينتج عن ذلك أيضًا إنشاء موجات جاذبية ضخمة (GWs) تموج عبر الكون وتزعزع الزمكان.

علاوة على ذلك ، عندما تندمج المجرات الضخمة بشكل خاص (وهو ما سيكون عليه الحال عندما تجتمع أندروميدا ودرب التبانة معًا) أكثر بكثير من مجرد تبادل الغاز والغبار والنجوم. كما عرف علماء الفلك منذ سبعينيات القرن الماضي ، تحتوي معظم المجرات الضخمة على ثقوب سوداء فائقة الكتلة (SMBHs) في مراكزها.

لذلك عندما تندمج المجرات الضخمة ، تندمج أيضًا الثقوب السوداء في نواتها. هنا أيضًا ، سوف يمر الجسمان الضخمان ببعضهما البعض ، ويدوران حول بعضهما البعض لفترة من الوقت ، وفي النهاية يجتمعان معًا لتشكيل SMBH واحد.

مثل المجرات نفسها ، بحلول الوقت الذي تنتهي فيه ، لن يبقى أي دليل على أنها كانت منفصلة.

فكيف تسوء الأمور؟

في حالة الكواكب ، تكون العملية بسيطة نسبيًا. بعد وقت قصير من ولادة النجوم وتشكيل نظام من الكواكب ، يمكن أن تحدث الاهتزازات نتيجة لجميع تفاعلات الجاذبية. يمكن أن تؤدي هذه الاهتزازات إلى طرد واحد أو أكثر من الكواكب من النظام النجمي.

تظهر الأبحاث الحديثة أن هذا ربما حدث في النظام الشمسي حول 4.5 مليار منذ سنوات ، مما تسبب في تحول بعض كواكبنا إلى المارقة. ستصبح هذه الكواكب جزءًا من مجموعة المليارات التي تدور حول مجرة ​​درب التبانة مباشرة وليست مرتبطة بأي نجم معين.

لكن في بعض الحالات ، يمكن قذف الكواكب من نظام نجمي بقوة كافية تجعلها تنطلق خارج المجرة. تم الكشف عن أدلة على مثل هذه الكواكب لأول مرة في عام 2018 من قبل علماء الفيزياء الفلكية الذين لاحظوا بشكل غير مباشر وجود حوالي 2000 كوكب بين درب التبانة والمجرة. 3.8 مليار سنة ضوئية بعيدا.

بالنسبة للنجوم ، فإن العملية التي يمرون من خلالها إلى المارقة هي أكثر دراماتيكية. في بعض الحالات ، ستكون قوى المد والجزر الناتجة عن اندماج مجرتين (و SMBHs في قلبهما) كافية للتغلب على الجاذبية التي تجعل الأنظمة النجمية مرتبطة بمجرتهم.

نتيجة لذلك ، ستنطلق هذه النجوم من المجرات المندمجة وتجد نفسها في الفضاء بين المجرات. كان عالم الفلك جاك هيلز أول من وضع نظرية مفادها أن مثل هذه "النجوم المارقة" يمكن أن توجد في عام 1988.

منذ ذلك الوقت ، قام علماء الفلك بالعديد من الاكتشافات التي تشير إلى أن النجوم المارقة شائعة جدًا في الواقع. في بعض الحالات ، وُجد أنهم يسافرون بسرعات تتراوح من عُشر إلى ثلث سرعة الضوء (0.1 إلى 0.33 ج).

كمرجع ، ينتقل الضوء بسرعة ثابتة تبلغ 299.792.458 م / ث (1،079 مليون كم / ساعة 670.6 مليون ميل في الساعة). بالرياضيات ، هذا يعني أن هذه النجوم كانت تتحرك بسرعة تقارب 100 مليون كم / ساعة (67 مليون ميل في الساعة) إلى 360 مليون كم / ساعة (223 مليون ميل في الساعة).

هذه النجوم سريعة الحركة بشكل لا يصدق بالنسبة لها تتلقى تسمية النجوم فائقة السرعة (HVS) ، والتي لوحظ أولها في عام 2005 من قبل علماء الفلك من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA).

في حين أن عمليات اندماج المجرات هي سبب مقنع لأن النجوم ستصبح شاذة وتحقق سرعات فائقة السرعة ، فهناك آليات أخرى محتملة لإلقاء الأجرام السماوية من مجراتها الخاصة.

على سبيل المثال ، لاحظ علماء الفلك أن القوس A * (SMBH في مركز مجرتنا) لديه نجوم تدور حوله بانتظام (مثل S2). بسبب قوى الجاذبية الشديدة التي ينطوي عليها الأمر ، يمتلك S2 مدارًا شديد الانحراف ويتسارع بشكل كبير عندما يكون أقرب إلى أفق حدث Sag A *.

استنادًا إلى الحسابات التي أجراها جاك هيلز ودراسات أكثر حداثة ، وجد علماء الفلك أنه إذا تم سحب نظام ثنائي بواسطة جاذبية SMBH ، فقد يتم التقاط رفيق بينما يتم طرد الآخر من المجرة تمامًا.

في الواقع ، كانت الحسابات الأصلية التي أجراها جاك هيلز هي التي اقترحت وجود الثقوب السوداء 4 مليون أضعاف كتلة شمسنا ستكون قادرة على توليد القوة اللازمة للقيام بذلك. بالمناسبة ، تم تقدير Sag A * بين حوالي 4 و 4.5 مليار الكتل الشمسية.

لقد وجدت الملاحظات الحديثة أن الثقوب السوداء متوسطة الكتلة (MMBHs) - التي تبلغ كتلتها حوالي عشر مرات من كتلة شمسنا - يمكن أن تؤدي الغرض أيضًا. في هذه الحالات ، كان من الممكن أن تكون النجوم قد انبثقت نتيجة انفجار نجم في زوج ثنائي مستعر أعظم ودفع النجم الآخر خارج المجرة.

ولكن هنا حيث تصبح الأشياء مثيرة للاهتمام حقًا. وفقًا لبعض الملاحظات والدراسات النظرية ، يتم إلقاء بعض الأشياء المثيرة للاهتمام حقًا من مجرتنا (وغيرها) أيضًا.

الكواكب والنجوم والثقوب السوداء!

للتلخيص ، يتم طرد الكواكب من المجرات في كثير من الأحيان نسبيًا ، كما أن النجوم فائقة السرعة شائعة أيضًا. ولكن ماذا عن الأنظمة الكاملة ، حيث يتم طرد النجوم والكواكب التي تدور حولها من المجرات؟

وفقًا لباحثين من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) ومعهد النظرية والحساب (ITC) ، فمن الممكن تمامًا أن تحمل النجوم المنبثقة من مجرتنا أنظمة الكواكب الخاصة بها طوال الرحلة.

هذا يعني أن أنظمة النجوم بأكملها يمكن أن تنتقل من مجرة ​​إلى أخرى بجزء من سرعة الضوء. الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو احتمال أن تكون بعض هذه الكواكب مأهولة ، وأن النجوم التي تدور حولها ستصل في النهاية إلى مجرة ​​أخرى.

في هذا الصدد ، يمكن أن تكون النجوم فائقة السرعة إحدى الطرق التي تنتشر بها الحياة في جميع أنحاء الكون. علاوة على ذلك ، أشار نفس الباحثين إلى أنه يمكن أن يكون هناك تريليونات من هذه النجوم في الكون ، في انتظار دراستها فقط.

كما أشار البروفيسور أبراهام لوب ، أحد مؤلفي البحث:

"يمكن للكواكب المقيدة بإحكام الانضمام إلى النجوم في الرحلة. تعبر أسرع النجوم بلايين السنين الضوئية عبر الكون ، وتقدم رحلة كونية مثيرة لحضارات خارج الأرض. في الماضي ، نظر علماء الفلك في إمكانية نقل الحياة بين الكواكب داخل النظام الشمسي وربما عبر مجرتنا درب التبانة. لكن هذه المجموعة من النجوم التي تم التنبؤ بها حديثًا يمكنها نقل الحياة بين المجرات عبر الكون بأسره ".

يبدو فظيع جدا ، أليس كذلك؟ حسنًا ، يصبح الأمر أكثر رعبًا من ذلك! الاحتمال التالي عميق جدًا لدرجة أنه يستحق خطه الخاص:

الثقوب السوداء الهائلة!

تقرأ هذا الحق. وفقًا لبحث حديث ، يمكن أن تكون تفاعلات المد والجزر الناتجة عن اصطدام المجرات شديدة جدًا لدرجة أنه حتى الثقوب السوداء الهائلة (SMBHs) قد تجد نفسها مقذوفة من المجرات وتذهب إلى المارقة - وبالتالي فهي ثقوب سوداء فائقة الكتلة (rSMBH).

في عام 2018 ، اكتشف علماء الفلك من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO) ما يعتقدون أنه rSMBH ينتقل بعيدًا عن مجرته. باستخدام بيانات من مرصد شاندرا للأشعة السينية والتلسكوبات الأخرى التابع لناسا ، رصده الفريق في الفضاء بين المجرات حول 3.9 مليار سنة ضوئية من الأرض.

بالنظر إلى كتلة الجسم (160 مليون ضرب كتلة شمسنا) ، بالإضافة إلى بصمة الأشعة السينية الساطعة ، قرر الفريق أنه يجب أن يكون إما SMBH أو SMBH مزدوجًا. لقد افترضوا أيضًا أنه من المحتمل أن يكون جزءًا من مجرة ​​إهليلجية في وقت واحد.

نظرًا لأن هذا الجسم كان أكبر بمقدار 80 مرة من حجم Sag A * ، فإن المجرة التي احتوت عليه يجب أن تكون ضخمة جدًا. علاوة على ذلك ، يجب أن تكون قوة الجاذبية المسؤولة عن طردها هائلة حقًا!

كل هذا يضيف وزنا للنظرية القائلة بأن الجسم قد طُرد نتيجة اندماج مجرتين كبيرتين بشكل خاص. يمكن للمرء أن يتخيل فقط القوى الفلكية (لا تورية) المعنية. وفكرة شيء بهذه القوة الهائلة والطيران عبر الفضاء ... دعونا نكون شاكرين لأننا لسنا في طريقه!

في يوم ما...

ماذا يعني كل هذا لاستكشاف الفضاء؟ حسنًا ، في يوم من الأيام قد نتمكن من دراسة النجوم والكواكب خارج المجرة بالتفصيل ، بنفس الطريقة التي نتوقع بها دراسة الكواكب خارج المجموعة الشمسية بالتفصيل. من يعرف ماذا قد نجد؟

بالإضافة إلى ذلك ، قد نتعلم يومًا ما أن الحياة كما نعرفها (أو المكونات الضرورية) جاءت من مجرة ​​أخرى تمامًا. في الواقع ، قد يكون لدينا أقارب بعيدون يعيشون في مجرة ​​تبعد بلايين السنين الضوئية ينظرون إلى النجوم ويتساءلون عما إذا كانت هناك حياة ذكية خارج عالمهم.

بالنسبة للنجوم فائقة السرعة الموجودة حاليًا (والتي سكنت الكواكب التي تدور حولها) ، يمكن للمرء فقط أن يتخيل ما يجب أن يكون عليه الحال بالنسبة للمخلوقات الذكية التي تحدق في سماء الليل. بافتراض أنهم احتفظوا بسجلات مفصلة ، فإنهم سيدركون أن السماء كانت تتغير على مدى فترات طويلة من الزمن.

في أحد نصفي الكرة الأرضية ، ستبدو النجوم ضاربة إلى الحمرة لأنها ستبتعد أكثر فأكثر. في الآخر ، سيظهرون باللون الأزرق (التحول الأزرق) لأنهم كانوا يقتربون. في النهاية ، سيكون لدى الناس في أحد نصفي الكرة الأرضية رؤية واضحة للمجرة التي تركوها ، بينما يدرك الناس في النصف الآخر أن المجرة في سمائهم كانت تكبر ببطء.

وكما أوضح البروفيسور لوب ، إذا كان هناك فرع من البشر لا يزال حوالي 4.5 مليار سنة حتى الآن ، فقد ينهون الركوب على كوكب يدور حول نجم فائق السرعة:

"في الماضي ، نظر علماء الفلك في إمكانية نقل الحياة بين الكواكب داخل النظام الشمسي وربما من خلال مجرتنا درب التبانة. ولكن هذه المجموعة المتنبأ بها حديثًا من النجوم يمكنها نقل الحياة بين المجرات عبر الكون بأكمله. قد يفكر أحفادنا في الصعود على النظام الكوكبي بمجرد أن يندمج درب التبانة مع أختها المجرة ، أندروميدا ، في غضون بضعة مليارات من السنين. "

إذا كان هناك شيء واحد علمتنا إياه دراسة الكون ، فهو مدعوم من بعض القوى العملاقة حقًا. لذلك لا ينبغي أن يكون مفاجئًا أنه في بعض الأحيان ، يمكن أن تقذف الكواكب والنجوم وحتى الثقوب السوداء مثل كرات البلياردو!

ومع ذلك ، لا يسع المرء إلا أن يشعر بالدهشة!

  • ناسا - مسييه 31 (مجرة أندروميدا)
  • ESA - Gaia يكتشف النجوم وهي تطير بين المجرات
  • ناسا - تم تمهيد Hyperfast Star من درب التبانة
  • ناسا - لماذا تؤدي بعض عمليات اندماج المجرات إلى الهلاك؟
  • CfA - النجوم فائقة السرعة: منفيون سريعون الحركة من درب التبانة
  • ناسا - هابل يكشف عن الألعاب النارية النجمية المصاحبة لتصادم المجرة
  • MNRAS - "التصادم بين مجرة ​​درب التبانة وأندروميدا" بواسطة T.J. كوكس وآفي لوب
  • الكون اليوم - عندما تحطم مجرتنا داخل أندروميدا ، ماذا يحدث لشمسنا؟


شاهد الفيديو: أكبر النجوم في الكون المقارنة من ناحية الحجم (شهر نوفمبر 2021).