المجرات: أنواعها وكيفية تصنيفها.

يصنف العلماء المجرات أحيانًا على أساس أشكالها وخصائصها الفيزيائية. وتصنف تصنيفات أخرى المجرات على أساس النشاط في مناطقها المركزية ــ التي تعمل بالطاقة التي يوفرها ثقب أسود عملاق ــ والزاوية التي ننظر منها إلى المجرات.

مجرة درب التبانة هي مثال على فئة واسعة من المجرات التي تتميز بوجود أذرع حلزونية. تشبه هذه المجرات طواحين هوائية عملاقة دوارة ذات قرص من النجوم يشبه الفطيرة وانتفاخ مركزي أو تركيز ضيق من النجوم.

يمكن أن تكون الأذرع الحلزونية ملتوية بإحكام أو بشكل فضفاض، وبعضها لا يمكن رؤيته من الأرض لأننا نرى المجرة من الجانب، الحافة.

تحيط بالمجرات الحلزونية هالات وخليط من النجوم القديمة وعناقيد النجوم والمادة المظلمة ـ وهي مادة غير مرئية لا تصدر أو تعكس الضوء ولكنها لا تزال تتمتع بقوة جذب على مواد أخرى. وتتكون النجوم الأصغر سنا في أذرع غنية بالغاز، في حين يمكن العثور على النجوم الأكبر سنا في جميع أنحاء القرص وداخل الانتفاخ والهالة.

تنتمي كل من مجرة ​​درب التبانة ومجرة أندروميدا إلى نوع فرعي يُعرف باسم المجرات الحلزونية المضلعة، والتي تشكل ثلثي المجموعة. تتميز المجرات الحلزونية المضلعة بشرائط من النجوم والغاز والغبار تقطع مراكزها. يعتقد العلماء أن وجود شريط يشير إلى أن المجرة وصلت إلى مرحلة النضج الكامل.

المجرات الإهليلجية لها أشكال تتراوح من الشكل الدائري الكامل إلى الشكل البيضاوي. وهي أقل شيوعًا من المجرات الحلزونية.

على عكس المجرات الحلزونية، تحتوي المجرات الإهليلجية عادةً على القليل من الغاز والغبار ولا تظهر سوى القليل جدًا من التنظيم أو البنية. تدور النجوم حول النواة في اتجاهات عشوائية وهي عادةً أقدم من تلك الموجودة في المجرات الحلزونية نظرًا لأن القليل من الغاز اللازم لتكوين نجوم جديدة يبقى.

المجرات العدسية هي نوع من التهجين بين المجرات الحلزونية والإهليلجية. فهي تتميز بالانتفاخ المركزي والقرص المشتركين في المجرات الحلزونية ولكن ليس لها أذرع. ولكن مثل المجرات الإهليلجية، فإن المجرات العدسية لديها مجموعات نجمية أقدم وتكوين نجوم مستمر قليل.

لدى العلماء نظريات قليلة حول كيفية تطور المجرات العدسية. تشير إحدى النظريات إلى أن هذه المجرات عبارة عن حلزونات قديمة تلاشت أذرعها. يقترح آخر أن المجرات العدسية تشكلت من اندماج المجرات الحلزونية.

تتميز المجرات غير المنتظمة بأشكال غير عادية، مثل أعواد الأسنان أو الحلقات أو حتى مجموعات صغيرة من النجوم. وتتراوح هذه المجرات من مجرات قزمة غير منتظمة تبلغ كتلتها 100 مليون ضعف كتلة الشمس إلى مجرات كبيرة تزن 10 مليارات كتلة شمسية.

يعتقد علماء الفلك أن الأشكال الغريبة لهذه المجرات تكون في بعض الأحيان نتيجة لتفاعلات مع مجرات أخرى. على سبيل المثال، قد تفقد مجرة ​​حلزونية تمر بأخرى ذات جاذبية أقوى بعض مادتها، وتتشوه، وتتحول إلى شكل جديد. قد تكون بعض المجرات، مثل المجرات القزمة الغنية بالغاز، جديدة، وتتكون من مواد تم سحبها من مثل هذه اللقاءات. أو ربما عندما تصطدم المجرات، فإنها تخلق مزيجًا أكبر وأغرب شكلًا.

إن المجرات غير المنتظمة التي تولد نتيجة لتفاعلات أو تصادمات المجرات عادة ما تستضيف مزيجاً من النجوم الأكبر سناً والأصغر سناً، وذلك اعتماداً على خصائص وتركيب المجرات الأصلية.

حوالي 10% من المجرات المعروفة نشطة، وهذا يعني أن مراكزها تبدو أكثر سطوعًا من الضوء المجمع لنجومها بما يزيد على 100 مرة. وقد تكون حلزونية أو بيضاوية أو غير منتظمة. ومجرة درب التبانة ليست مجرة ​​نشطة حاليًا، على الرغم من أنها ربما شهدت موجة من النشاط في ملايين السنين القليلة الماضية.

يعتقد علماء الفلك أن هذه الطاقة الزائدة تأتي من مناطق قريبة من الثقوب السوداء الهائلة المركزية للمجرات، والتي تتراوح كتلتها من مئات الآلاف إلى مليارات المرات كتلة شمسنا.

تتجمع الغازات والغبار حول الثقب الأسود لتكوين قرص تراكمي. تعمل جاذبية الثقب الأسود على ضغط القرص وتسخينه، مما يتسبب في توهج المادة عبر أطوال موجية متعددة، من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة السينية.

تظهر الملاحظات بالأشعة تحت الحمراء أن الثقب الأسود وقرص التراكم الخاص به محصوران داخل حلقة متكتلة من الغبار الأكثر برودة، تسمى الحلقة، والتي قد يبلغ عرضها بضع سنوات ضوئية. بالقرب من الثقب الأسود، يمكن دفع جزء صغير من الغاز المتساقط إلى الخارج، عموديًا على القرص، على شكل نفاثات من الجسيمات تتحرك بسرعة تقترب من سرعة الضوء.

خلال أوائل القرن العشرين، بدأ علماء الفلك في تصنيف المجرات النشطة على أساس الخصائص المميزة والسلوكيات التي رصدوها. ويعتقد العلماء الآن أن النظر إلى مراكز هذه المجرات من زوايا مختلفة ــ على سبيل المثال، النظر مباشرة إلى الحلقة مقابل النظر إليها من الجانب ــ يؤدي إلى إنتاج العديد من السمات المميزة.

يمكن تصنيف المجرات النشطة أيضًا حسب سطوعها بأطوال الموجات الراديوية. عادةً ما تنبعث من المجرات ذات الموجات الراديوية العالية كل من قرص التراكم والنفاثات. تميل المجرات الهادئة إلى أن يكون لديها انبعاثات قليلة أو معدومة من النفاثات. يُعتقد أيضًا أن السطوع المرصود هو جانب آخر من زاوية رؤيتنا.

مجرات سيفيرت، التي تم التعرف عليها لأول مرة في عام 1943 من قبل عالم الفلك الأمريكي كارل سيفيرت، هي المجرات الأكثر نشاطًا كما أنها تظهر أدنى مستويات الطاقة. تبدو جميع مجرات سيفيرت مثل المجرات العادية في الضوء المرئي، لكنها تصدر قدرًا كبيرًا من الأشعة تحت الحمراء. عند رصدها في الأشعة تحت الحمراء، يكشف بعضها عن انبعاثات ساطعة من الحلقة على شكل دونات. كما يصدر بعضها أشعة سينية. تميل مجرات سيفيرت إلى أن يكون لها لمعان راديوي أقل، على الرغم من أن بعضها ينتج نفثات راديوية.

يقسم العلماء مجرات سيفيرت إلى فئتين. تظهر مجرات سيفيرت من النوع الأول سمات غير عادية في ضوءها المرئي مما يدل على الحركة السريعة بالقرب من قرص التراكم. تظهر مجرات سيفيرت من النوع الثاني سمات تدل على الحركة الأبطأ كثيرًا.

النجوم الزائفة هي أكثر أنواع المجرات النشطة سطوعًا. فهي تصدر الضوء عبر الطيف الكهرومغناطيسي، وتنتج نفثات جسيمية قوية، ويمكنها أن تشع آلاف المرات من الطاقة التي تبعثها مجرة ​​مثل درب التبانة. ويقع أقرب نجم زائف، والذي يُدعى ماركاريان 231، على بعد نحو 600 مليون سنة ضوئية، ولكننا نرى عددًا أكبر كثيرًا من النجوم الزائفة كلما ابتعدنا.

لقد حدد العلماء أكثر من مليون كوازار، وأبعدها معروف حتى الآن يقع على بعد حوالي 13 مليار سنة ضوئية. وبما أن الضوء يستغرق وقتًا للسفر، فيمكن للعلماء استخدام الضوء من هذه المجرات كوسيلة للنظر إلى الوراء في الزمن لدراسة نمو الثقب الأسود وتطور المجرات. قد توفر المجرات المندمجة في الكون الشاب الوقود لتشغيل الناتج الهائل من الطاقة من الكوازارات، ولكن عندما تنتهي جنون التغذية، لا يمكن للثقب الأسود الحفاظ عليها. يُعتقد أن نشاط الكوازارات قد يكون عرضيًا وأن هذه المرحلة بأكملها قد تستمر حوالي 10 ملايين عام فقط.

تنتج البلازارات الضوء عبر الطيف الكهرومغناطيسي. وتتجه نفاثاتها القوية نحو الأرض مباشرة تقريبًا، لذا تبدو أكثر سطوعًا من المجرات النشطة الأخرى. ويمكن للمراصد الموجودة على الأرض في بعض الأحيان اكتشاف الجسيمات عالية الطاقة – مثل النيوترينوات – التي تنتج داخل النفاثات وتتبعها إلى مجرتها الأصلية.

عوامل تصنيف المجرات

تصنيف المجرات يعتمد على مجموعة من العوامل التي تميز أشكالها وخصائصها الفيزيائية. فيما يلي العوامل الأساسية التي يتم من خلالها تصنيف المجرات