الحلزونية والإهليلجية وغيرهما.. لماذا تختلف أشكال المجرات؟
القاسم المشترك بين جميع المجرات هو أنها أنظمة معقدة مرتبطة ببعضها البعض بفعل الجاذبية وأنها مكونة من غازات وغبار نجمي وملايين النجوم المصحوبة بكواكبها وأحزمة الكويكبات الخاصة بها.
وفق تقدير علماء الفلك فإنه يوجد حوالي 200 مليار مجرة في كوننا المرئي، ولكل مجرة منها شكل مختلف يعتمد على طبيعة المجرة وتاريخ تشكلها. وبالرغم من هذا الاختلاف إلا أن القاسم المشترك بين جميع المجرات هو أنها أنظمة معقدة مرتبطة ببعضها البعض بفعل الجاذبية، وأنها مكونة من غازات وغبار نجمي وملايين -وأحيانا مليارات- النجوم المصحوبة بكواكبها وأحزمة الكويكبات الخاصة بها.
أشكال المجرات الثلاث
في عام 1926، قام العالم الفلكي إدوين هابل، الذي أُطلق اسمه على تلسكوب هابل الفضائي الشهير، بتطوير تصنيف لأشكال المجرات، وهو أول من فكر في ذلك بعدما توصل إلى وجود مجرات أخرى كثيرة، فقد كان الناس يعتقدون أن مجرة درب التبانة هي المجرة الوحيدة في الكون.
ووفقا لموقع مركز الفيزياء الفلكية بجامعة هارفارد، فقد صنف هابل المجرات إلى 3 أشكال:
- المجرات الحلزونية “اللولبية” (Spiral)، وهي مثل مجرتنا درب التبانة، التي لها شكل قرصي وأذرع تلتف حول مركزها.
- المجرات الإهليلجية “البيضاوية الشكل” (Elliptical)، وهي سحابة بيضاوية واحدة مميزة مع دوران غير منتظم.
- المجرات “غير المنتظمة” (Irregular)، وهي مجرات لا تحمل أي شكل أو بنية محددة مع عدم وجود نواة أو نمط دوران يمكن تمييزه، وهي في الأساس نقاط فوضوية من النجوم.
وتدل الإحصاءات الفلكية على أن حوالي 78% من المجرات حلزونية و18% منها إهليلجية، و4% فقط هي مجرات غير منتظمة.
المجرات الحلزونية
يقول كاميرون هاملز، عالم الفيزياء الفلكية النظرية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، لموقع “لايف ساينس” (live science)، إن المجرة اللولبية، والتي تسمى أيضا المجرة الحلزونية تكون على شكل بيضة مقلية. تحتوي على مركز كروي مثل صفار البيض محاط بقرص من الغاز والنجوم يشبه بياض البيض. وتحتوي معظم المجرات الحلزونية على ثقب أسود هائل في وسط الانتفاخ المركزي.
وقد أطلق إدوين هابل على مجرات القرص اسم “المجرات من النوع المتأخر”، لأنه اشتبه في أن شكلها يعني أنها تشكلت لاحقا في تاريخ الكون. وتمتلئ المجرات الحلزونية بالنجوم الزرقاء. وهذا ما يدعم عمرها الأصغر.
والنجوم الزرقاء هي نجوم كبيرة بشكل عام تحترق بشكل أسرع وأكثر سخونة، وضوؤها الأزرق له تردد أعلى، ومن ثم يكون أكثر نشاطا من الضوء الأحمر.
وتقع مجرة درب التبانة ومجرة المرأة المسلسلة “أندروميدا”، أقرب مجرة لنا والتي تبعد عنا حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية، ضمن هذه الفئة.
المجرات الإهليلجية
أطلق هابل على المجرات الإهليلجية اسم المجرات من النوع المبكر، أي المجرات الأقدم في عمر الكون. ونظرا لقلة الغاز والغبار في هذا النوع من المجرات فإن معدلات ولادة النجوم فيها يعد منخفضا جدا. وتمتلئ المجرات الإهليلجية بالنجوم القديمة التي تسمى الأقزام الحمراء، والتي لا تحترق بنفس السرعة أو الحرارة.
وتتمتع النجوم في المجرات الإهليلجية بحركة عشوائية أكثر من حركة النجوم في المجرات الحلزونية. حيث يُعتقد أن المجرات الإهليلجية هي نتاج اندماج المجرات مع بعضها البعض.
يقول روبرت باسيت، عالم الفيزياء الفلكية، الذي يدرس تطور المجرات في جامعة سوينبرن، أستراليا، لموقع لايف ساينس، إنه عندما تندمج مجرتان متساويتان في الكتلة، تبدأ نجومهما في التجاذب مع بعضها البعض، مما يعطل دوران النجوم في مداراتها ويخلق مدارات جديدة أكثر عشوائية.
المجرات العدسية
ووفقا لموقع “لاب روتس” (labroots)، تقع المجرات العدسية بين المجرتين الحلزونية والإهليلجية، وتتميز عن غيرها بمنظرها الذي يشبه العدسة مع وجود بروز في المنتصف ووجود هالة تحيط بها، وهي تفتقر إلى الأذرع الحلزونية. ويعد هذا النوع من المجرات الأقل شيوعا في الكون.
ويتوقع المنظّرون أنها تتشكل حينما تستهلك المجرات الحلزونية كل غازها ولا تستطيع تكوين أي نجوم جديدة، وتبدأ نجوم المجرة في التفاعل وتتجاذب فيما بينها لإنشاء شكل يشبه العدسة.
ولا تزال تلك المجرات قيد الدراسة، حيث يجري حاليا العديد من العلماء دراسات وبحوثا مختصة عن أصول هذه المجرات العدسية.
المجرات غير المنتظمة
تفتقر هذه المجرات إلى الأشكال المميزة، ويشير إليها علماء الفلك على أنها مجرات غريبة أو غير منتظمة بسبب أشكالها، ويعتقد أن السبب في مظهرها غير المنتظم هو حدوث تشوهات تسببت بها مجرة ضخمة قريبة أو عابرة بالقرب منها. كما تحتوي هذه المجرات على القليل من الغبار.
كيف تتشكل المجرات؟
يقول راجا غوهاثاكورتا، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كاليفورنيا سانتا كروز، لموقع “هاو ستف وركس” (HowStuffWorks)، إن فيزياء كيفية تشكل المجرات غير معروفة أو ثابتة تماما. ومع ذلك يُعتقد على نطاق واسع أن معظم المجرات الحلزونية تبدأ حياتها كسحب دوارة من الغاز والغبار.
وتحاول الجاذبية سحب تلك الأجسام غير المتبلورة الدوارة، وبمرور الوقت تضطر السحب إلى الانكماش بسبب الجاذبية وفقدان الطاقة بسبب الاحتكاك. وبسبب مبدأ “الحفاظ على الزخم الزاوي”، فإنه عندما يتقلص جسم دوار يدور بسرعة أكبر.
وفي النهاية تتشكل المجرات الحلزونية عندما تتسطح سحب الغاز والغبار عديمة الشكل بسرعة عالية. وتؤثر نفس القوى الفيزيائية على مظهر “الأذرع” المدببة التي يمكن رؤيتها حول حواف هذه المجرات أيضا.
على الجانب الآخر، فإن المجرات الإهليلجية تتشكل عندما تندمج مجرتان حلزونيتان ذواتا كتلة مماثلة معا. على الرغم من أن ذلك الاندماج قد لا يكون العملية الوحيدة التي تتشكل من خلالها المجرات الإهليلجية.
كذلك فإن عمليات الاندماج في المجرات الإهليلجية لا تحدث بسرعة، فهي تستغرق عادة مئات الملايين أو مليارات السنين. كما أن جميع عمليات الاندماج بين المجرات لا تؤدي إلى مجرات إهليلجية، فقد اندمجت مجرة درب التبانة، على سبيل المثال، مع العديد من المجرات القزمية، وهي من أصغر أنواع المجرات في الكون، ومع ذلك لا تزال تحافظ على شكل قرصها.
وبالرغم من ذلك فإن المجرتين الحلزونيتين أندروميدا ومجرة درب التبانة تتجهان مباشرة نحو بعضهما البعض بسرعة 120 كيلومترا في الثانية، وبعد حوالي 4 مليارات سنة ستلتقي المجرتان، مما سيخلق في النهاية مجرة إهليلجية أكثر عشوائية.
ويعتقد علماء الفيزياء الفلكية أن الشمس ستندفع إلى أطراف المجرة الإهليلجية المستقبلية الجديدة، والتي أطلق عليها العلماء بالفعل اسم “ميلكوميدا” (Milkomeda).
وبالرغم مما يعلمه العلماء حتى الآن، إلا أن تشكل المجرة وتطورها يعد أحد أكبر الأسئلة المفتوحة في مجال علم الفلك والفيزياء الفلكية، إضافة إلى أن المجرات التي يمكننا رؤيتها بالتكنولوجيا الحالية ليست سوى جزء صغير من جميع المجرات في الكون، لأن معظم المجرات في الكون قاتمة وبعيدة للغاية بحيث لا يمكن رؤيتها بالتلسكوبات الحالية.
يقول باسيت إن ما اكتشفه العلماء حتى الآن عن المجرات وأشكالها ثلاثية الأبعاد تم استنتاجه باستخدام آلاف الصور ثنائية الأبعاد والاعتماد على خصائص أخرى مثل لون المجرة وحركتها لملء الفراغات.
