Skip to main content
Global

1.7: الكون على نطاق واسع

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    197537

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    بمعنى تقريبي للغاية، يمكنك التفكير في النظام الشمسي على أنه منزلك أو شقتك والمجرة كمدينتك، المكونة من العديد من المنازل والمباني. في القرن العشرين، تمكن علماء الفلك من إظهار أنه، مثلما يتكون عالمنا من العديد من المدن، فإن الكون يتكون من أعداد هائلة من المجرات. (نحدد الكون على أنه كل ما هو موجود يمكن الوصول إليه من خلال ملاحظاتنا.) تمتد المجرات إلى الفضاء بقدر ما تستطيع التلسكوبات الخاصة بنا رؤيته، والعديد من المليارات منها في متناول الأدوات الحديثة. عندما تم اكتشافها لأول مرة، أطلق بعض علماء الفلك على المجرات اسم أكوان الجزر، وكان المصطلح وصفيًا بشكل مناسب؛ تبدو المجرات مثل جزر النجوم في البحار الشاسعة المظلمة للفضاء بين المجرات.

    أقرب مجرة، تم اكتشافها في عام 1993، هي مجرة صغيرة تقع على بعد 75,000 سنة ضوئية من الشمس في اتجاه كوكبة القوس، حيث يجعل الضباب الدخاني في مجرتنا من الصعب تمييزها بشكل خاص. (يجب أن نلاحظ أن الكوكبة هي واحدة من 88 قسمًا يقسم إليها علماء الفلك السماء، وقد سُمي كل منها على اسم نمط نجمي بارز بداخلها.) وراء هذه المجرة القزمية القوسية توجد مجرتان صغيرتان أخريان، على بعد حوالي 160 ألف سنة ضوئية. تم تسجيلها لأول مرة من قبل طاقم ماجلان أثناء إبحاره حول العالم، وتسمى هذه الغيوم Magellanic Cloud (الشكل\(\PageIndex{1}\)). جميع هذه المجرات الصغيرة الثلاث هي أقمار صناعية لمجرة درب التبانة، تتفاعل معها من خلال قوة الجاذبية. في النهاية، قد تبتلع مجرتنا الأكبر حجمًا الثلاثة، كما فعلت المجرات الصغيرة الأخرى على مدار الزمن الكوني.

    بديل
    الشكل\(\PageIndex{1}\): تُظهر هذه الصورة كلاً من سحابة ماجلان الكبيرة وسحابة ماجلان الصغيرة فوق تلسكوبات مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمتر/دون المليمترية (ALMA) في صحراء أتاكاما في شمال تشيلي.

    أقرب مجرة كبيرة هي دوامة تشبه إلى حد كبير مجرتنا، وتقع في كوكبة أندروميدا، وبالتالي تسمى مجرة أندروميدا؛ وهي معروفة أيضًا بأحد أرقام الكتالوج الخاصة بها، M31 (الشكل\(\PageIndex{2}\)). تبعد M31 أكثر بقليل من مليوني سنة ضوئية، وهي، إلى جانب درب التبانة، جزء من مجموعة صغيرة تضم أكثر من 50 مجرة يشار إليها باسم المجموعة المحلية.

    بديل
    الشكل\(\PageIndex{2}\): مجرة أندروميدا (M31) عبارة عن مجموعة حلزونية الشكل من النجوم تشبه مجرة درب التبانة الخاصة بنا.

    على مسافات تتراوح من 10 إلى 15 مليون سنة ضوئية، نجد مجموعات مجرات صغيرة أخرى، ثم عند حوالي 50 مليون سنة ضوئية توجد أنظمة أكثر إثارة للإعجاب تضم آلاف المجرات الأعضاء. لقد اكتشفنا أن المجرات تحدث في الغالب في مجموعات، كبيرة وصغيرة (الشكل\(\PageIndex{3}\)).

    بديل
    الشكل\(\PageIndex{3}\): تتشكل بعض المجموعات نفسها في مجموعات أكبر تسمى المجموعات الفائقة. المجموعة المحلية هي جزء من مجموعة عملاقة من المجرات، تسمى Virgo Supercluster، والتي تمتد على قطر 110 مليون سنة ضوئية. لقد بدأنا للتو في استكشاف بنية الكون بهذه المقاييس الهائلة ونواجه بالفعل بعض النتائج غير المتوقعة.

    على مسافات أكبر، حيث تكون العديد من المجرات العادية قاتمة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها، نجد كوازارات. هذه مراكز رائعة للمجرات، تتوهج بضوء عملية نشطة للغاية. يتم إنتاج الطاقة الهائلة للكوازارات عن طريق الغاز الذي يتم تسخينه إلى درجة حرارة ملايين الدرجات أثناء هبوطه نحو ثقب أسود ضخم ويدور حوله. إن تألق الكوازارات يجعلها أكثر المنارات البعيدة التي يمكننا رؤيتها في محيطات الفضاء المظلمة. إنها تسمح لنا باستكشاف الكون على بعد 10 مليارات سنة ضوئية أو أكثر، وبالتالي 10 مليارات سنة أو أكثر في الماضي.

    مع الكوازارات يمكننا أن نرى العودة بالقرب من انفجار الانفجار الكبير الذي يمثل بداية الوقت. بعيدًا عن الكوازارات والمجرات المرئية الأكثر بعدًا، اكتشفنا التوهج الضعيف للانفجار نفسه، حيث ملأ الكون وبالتالي يأتي إلينا من جميع الاتجاهات في الفضاء. يعتبر اكتشاف «الشفق الخلقي» أحد أهم الأحداث في علوم القرن العشرين، وما زلنا نستكشف العديد من الأشياء التي يجب أن تخبرنا بها عن العصور الأولى للكون.

    تتطلب قياسات خصائص المجرات والكوازارات في المواقع النائية التلسكوبات الكبيرة وأجهزة تضخيم الضوء المتطورة والعمل الشاق. في كل ليلة صافية، في المراصد حول العالم، يعمل علماء الفلك والطلاب على ألغاز مثل ولادة نجوم جديدة وهيكل الكون الواسع النطاق، مع دمج نتائجها في نسيج فهمنا.