أصل وتطور وخصائص المجرات اللولبية

المجرات اللولبية من بين الأجمل والأكثر وفرة أنواع المجرات في الكون. عندما يرسم الفنانون المجرات ، فإن اللوالب هي ما يتصورونه لأول مرة. هذا يرجع على الأرجح إلى حقيقة أن درب التبانة حلزوني كما هو مجرة ​​أندروميدا المجاورة. أشكالها هي نتيجة لأنشطة تطور المجرة الطويلة التي لا يزال الفلكيون يعملون على فهمها.

تتميز المجرات اللولبية بأذرعها الكاسحة الممتدة من المنطقة الوسطى بشكل لولبي. يتم تقسيمها إلى فئات استنادًا إلى مدى تشديد الأذرع بإحكام ، مع أشدها تصنيفًا على أنها Sa وأولئك الذين لديهم أضعف الجرح مثل Sd.

تحتوي بعض المجرات اللولبية على "شريط" يمر عبر المركز الذي تمتد فيه الأذرع الحلزونية. تُصنَّف هذه على أنها لوالب مجردة وتتبع نفس نموذج التصنيف الفرعي للمجرات اللولبية "العادية" ، باستثناء المصممين SBa - SBd. مجرتنا درب التبانة عبارة عن لولب ممنوع ، مع "سلسلة" سميكة من النجوم والغازات والغبار الذي يمر عبر الوسط النواة.

تصنف بعض المجرات على أنها S0. هذه مجرات من المستحيل معرفة ما إذا كان هناك "بار".

تحتوي العديد من المجرات الحلزونية على ما يُعرف بانتفاخ المجرات. هذا كروي معبأ بالكثير من النجوم ويحتوي بداخلها أ ثقب أسود عملاق التي تربط بقية المجرة.

من الجانب ، تبدو اللوالب مثل الأقراص المسطحة مع الأجسام الشبه الكروية المركزية. نرى العديد من النجوم والسحب من الغاز والغبار. ومع ذلك ، فإنها تحتوي أيضًا على شيء آخر: هالات ضخمة المادة المظلمة. هذه "الأشياء" الغامضة غير مرئية لأي تجربة سعت إلى مراقبتها مباشرة. تلعب المادة المظلمة دورًا في المجرات ، والذي لا يزال يتم تحديده أيضًا.

تمتلئ الأذرع الحلزونية لهذه المجرات بالكثير من النجوم الزرقاء الشابة الحارة والمزيد من الغاز والغبار (بالكتلة). في الواقع ، شمسنا نوع من الغرابة بالنظر إلى نوع الشركة التي تحتفظ بها في هذه المنطقة.

داخل الانتفاخ المركزي للمجرات اللولبية بأذرع لولبية فضفاضة (Sc و Sd) ، فإن عدد النجوم مشابه جدًا لتلك الموجودة في الأذرع الحلزونية ، النجوم الزرقاء الساخنة الشابة ، ولكن بكثافة أكبر بكثير.

في العقود ، تميل المجرات الحلزونية ذات الأذرع الأكثر إحكامًا (Sa و Sb) إلى أن تحتوي في الغالب على نجوم حمراء باردة قديمة تحتوي على القليل جدًا من المعادن.

وبينما توجد الغالبية العظمى من النجوم في هذه المجرات إما داخل مستوى الأذرع الحلزونية أو الانتفاخ ، توجد هالة حول المجرة. في حين تهيمن المادة المظلمة على هذه المنطقة ، هناك أيضًا نجوم قديمة جدًا ، عادةً ما تكون ذات معدنية منخفضة جدًا ، تدور حول مستوى المجرة في مدارات إهليلجية عالية.

يرجع تكوين ملامح الذراع اللولبية في المجرات في الغالب إلى تأثير الجاذبية للمادة في المجرة أثناء مرور الموجات. ويفترض هذا أن تجمعات الكثافة الأكبر تتباطأ وتشكل "أذرع" أثناء دوران المجرة. مع مرور الغاز والغبار عبر تلك الأذرع ، يتم ضغطها لتشكيل نجوم جديدة وتتوسع الأذرع في كثافة الكتلة بشكل أكبر ، مما يعزز التأثير. حاولت النماذج الأحدث دمج المادة المظلمة ، وخصائص أخرى لهذه المجرات ، في نظرية أكثر تعقيدًا للتكوين.

ومن السمات المميزة الأخرى للمجرات اللولبية وجود ثقوب سوداء فائقة الكتلة في نوىها. من غير المعروف ما إذا كانت جميع المجرات اللولبية تحتوي على واحدة من هذه الحيوانات العملاقة ، ولكن هناك جبل من الأدلة غير المباشرة التي ستحتويها جميع هذه المجرات تقريبًا داخل الانتفاخ.

في الواقع كانت المجرات اللولبية هي التي اقترحت أولاً إمكانية المادة المظلمة. يتم تحديد دوران المجرة من خلال تفاعلات الجاذبية للكتل الموجودة داخل المجرة. لكن المحاكاة الحاسوبية للمجرات اللولبية أظهرت أن سرعات الدوران تختلف عن تلك المرصودة.

إما أن فهمنا للنسبية العامة كان معيبًا ، أو كان هناك مصدر آخر للكتلة. منذ نظرية النسبية تم اختبارها والتحقق منها على جميع المستويات تقريبًا ، حتى الآن كانت هناك مقاومة لتحديها.

بدلاً من ذلك ، افترض العلماء وجود جسيم غير مرئي حتى الآن لا يتفاعل مع القوة الكهرومغناطيسية - ومعظم من المحتمل ألا تكون القوة القوية ، وربما حتى القوة الضعيفة (على الرغم من أن بعض النماذج تشمل هذه الخاصية) - لكنها تتفاعل بشكل جاذبي.

يعتقد أن المجرات الحلزونية تحافظ على هالة المادة المظلمة. حجم كروي من المادة المظلمة التي تتخلل المنطقة بأكملها داخل المجرة وحولها.

لم يتم الكشف عن المادة المظلمة مباشرة ، ولكن هناك بعض الأدلة الملاحظة غير المباشرة لوجودها. على مدى العقدين المقبلين ، يجب أن تكون التجارب الجديدة قادرة على تسليط الضوء على هذا اللغز.

تم التعديل والتحديث بواسطة كارولين كولينز بيترسن.