تسجيل الدخول

تسجيل

تشكيل المجرَّات

المؤلف:  جيمس بيني

المصدر:  الفيزياء الفلكية مقدمة قصرية جدا

الجزء والصفحة:  ص113

2026-07-04

33

يمكن وصف المجرَّة، وفقًا لنموذجٍ تقريبي دقيق، على أنها نظامٌ مكوَّن من عددٍ هائل من الكتل النقطية التي تتحرك بحرية داخل مجال الجاذبية الذي تولِّده مجتمعةً. بعض هذه الكتل نجوم، لكن يُعتقد أن الغالبية العظمى منها جُسيماتٌ أولية لا تزال غير معروفة النوع، التي تُشكِّل مجتمعةً «المادة المظلمة»، وهي مادةٌ غير مرئية ولكن يُستدَل عليها من خلال تأثير جاذبيتها. أصبح علم الفيزياء الفلكية أكثر بساطةً بفضل حقيقة أن النجوم وجُسيمات المادة المظلمة، رغم التباين الهائل في كتلها، تخضعان لمعادلات الحركة نفسها؛ حيث تتحركان بشكلٍ غير نسبي في مجال جاذبية مشترك. ولكن مداراتهما النموذجية مختلفة؛ إذ تميل جُسيمات المادة المظلمة إلى أن تكون في مدارات ذات طاقة أعلى تأخذها بعيدًا عن مركز المجرَّة، ويُعتقد أن مداراتها أقل تركيزًا حول المستوى الاستوائي للمجرَّة مقارنةً بالنجوم؛ إذ إن العديد من هذه النجوم محصورة في قرصٍ رقيق يحتوي على هذا المستوى.

تختلف نسبة الكتلة التي تحتويها النجوم مقارنةً بالمادة المظلمة اختلافًا كبيرًا بين المجرَّات. ففي المجرَّات الأقل كتلةً، وهي «المجرَّات القزمة الكروية»، تكون نسبة الكتلة المحتواة في النجوم أقل من واحد في المائة. أما مجرَّتنا، فتُعد ضمن الفئة التي تمتلك أعلى نسبة من الكتلة النجمية، وهذه النسبة هي نحو خمسة في المائة. وعلى هذا، وبغَض النظر عن نوع المجرَّة التي ندرسها، تظل المادة المظلمة هي العنصر المسيطر على الكتلة الكلية للمجرَّة. ولكن في مجرَّة مثل مجرَّتنا، تهيمن النجوم على الكتلة ضمن بضعة كيلوفراسخ من المركز، بينما تهيمن المادة المظلمة خارجها. وعلى العكس، تهيمن على المجرَّات القزمة الكروية المادة المظلمة في جميع أنصاف الأقطار.

إحدى الخصائص الأساسية لأعداد المجرَّات هي «دالة الإضاءة المجرِّية»، الموضَّحة في الشكل 1 وتبيِّن أعداد المجرَّات لكل وحدة من اللوغاريتم العشري للإضاءة (log L). نرى أن هناك عددًا هائلًا من المجرَّات الخافتة، والقليل من المجرَّات اللامعة؛ على الجانب الأيسر من الشكل 1، عند قِيم الإضاءة المنخفضة، تنخفض دالة الإضاءة على هيئة خطٍّ مستقيم، ثم عند الإضاءة المميزة بالرمز L*  تنخفض بحدة. تتطابق «إضاءة شيشتر» L* تقريبًا مع إضاءة مجرَّتنا.

ومن خلال دالة الإضاءة المجرِّية، يمكننا طرح السؤال التالي: إذا كررنا اختيار نجمٍ عشوائي من بين جميع النجوم في الكون، فما متوسط إضاءة مجرَّة النجوم المختارة؟ يتضح أن الإجابة قريبة من L* ؛ لذا فمن المحتمل أن يكون من غير المصادفة أن هذه هي إضاءة مجرَّتنا؛ ونتوقع أن هناك عددًا لا حصر له من الحضارات في الكون قد طرحَت هذا السؤال، ومعظمها يدور حول نجم يقع في مجرَّة مشابهة لمجرَّتنا.

شكل1: دالة إضاءة مجرية. الكثافة الفضائية للمجرات مُمثَّلة في مقابل الإضاءة. كلا المقياسَين لوغاريتمي.