مقدمة لعلم الفلك PHYS2801 Lecture 1 PDF

‫‪PHYS2801‬‬ ‫مقدمة لعلم الفلك‬ ‫‪Lecture 1‬‬ ‫خريف ‪٢٠٢٤‬‬ ‫د‪.‬الصادق محمد الصادق ‪-‬‬  ‫المشهد الكوني‬ ‫‪Cosmic Landscape‬‬ ‫علم الفلك هو الدراسة العلمية للسماء‪ ,‬والسماء هي اجملال الذي ميتد من خارج الغالف اج...

‫‪PHYS2801‬‬ ‫مقدمة لعلم الفلك‬ ‫‪Lecture 1‬‬ ‫خريف ‪٢٠٢٤‬‬ ‫د‪.‬الصادق محمد الصادق ‪-‬‬  ‫المشهد الكوني‬ ‫‪Cosmic Landscape‬‬ ‫علم الفلك هو الدراسة العلمية للسماء‪ ,‬والسماء هي اجملال الذي ميتد من خارج الغالف اجلوي لألرض إلى‬ ‫ ‬ ‫أبعد ما ميكن الوصول إليه ف الكون‪.‬‬ ‫ف هذا الفضاء الشاسع جند تنوعًا مذهالً من الكواكب والنجوم واجملرات‪.‬‬ ‫ ‬ ‫من املدهش أن مخلوقات صغيرة مثلنا ال تستطيع فقط التأمل ف هذا التنوع واالتساع‪ ,‬بل تفهمه أيضًا‪.‬‬ ‫ ‬ ‫لكن األغرب من ذلك هو األجرام السماوية نفسها‪ :‬كواكب بها براكي خامدة وجنوم أضخم من الشمس مبئة‬ ‫ ‬ ‫مرة ومجرات شاسعة للغاية لدرجة جتعل األرض تبدو وكأنها حبة رمل باملقارنة‪.‬‬ ‫هذا كله هو املشهد الكوني الذي نعيش فيه وهو مشهد نستكشفه باختصار هنا لنتعرف على معامله و لنكتسب‬ ‫ ‬ ‫تقديرًا حلجمه الهائل‪.‬‬  ‫األرض‬ The Earth, our home  ‫األرض عبارة عن كرة من الصخور واحلديد تدور حول الشمس‪.‬‬ ‫ ‬ ‫تعتبر االرض ضخمة بالنسبة للمعايير البشرية لكنها واحدة من أصغر األجرام ف املشهد الكوني‪.‬‬ ‫ ‬ ‫ومع ذلك فهي مكان مناسب لبدء دراسة الكون‪ ,‬ألنها القاعدة التي نرى منها الكون وهي تؤثر على كل ما‬ ‫ ‬ ‫ميكننا رؤيته‪.‬‬ ‫يستخدم علماء الفلك معرفتهم باألرض كدليل لدراسة عوالم أكثر غرابة‪.‬‬ ‫ ‬ ‫على سبيل املثال‪ ,‬ميكننا االستنتاج من احلمم املتوهجة لبركان ثائر واملاء املغلي املتدفق من نبع ماء حار أن‬ ‫ ‬ ‫باطن األرض ساخن‪.‬‬ ‫هذا احلرارة تولد حركة داخل األرض تشبه إلى حد ما غليان احلساء ف القدر‪.‬ورغم أن احلركات داخل‬ ‫ ‬ ‫األرض أبطأ بكثير من تلك التي نراها ف احلساء املغلي‪ ,‬إال أنها على مدار ماليي السني تتسبب ف التواء‬ ‫الصخور الصلبة لقشرة األرض‪ ,‬مما يؤدي إلى ظهور اجلبال والبراكي‪.‬‬  ‫وف أعماق األرض تولد حركات مماثلة قوى مغناطيسية متتد عبر سطحها إلى الفضاء‪.‬‬ ‫ ‬ ‫على سطح األرض تؤثر هذه القوى على إبرة البوصلة لتشير إلى اجتاه الشمال‪.‬‬ ‫ ‬ ‫وف أعالي الغالف اجلوي تُشكل هذه القوى املغناطيسية الشفق القطبي‪.‬‬ ‫ ‬ ‫عند النظر إلى الكواكب حولنا نرى مشاهد على كوكبي الزهرة واملريخ حتمل أدلة على العديد من‬ ‫ ‬ ‫العمليات نفسها التي شكلت كوكب األرض‪.‬‬ ‫وباملثل عندما ننظر إلى الغالف اجلوي للكواكب األخرى نرى العديد من السمات نفسها التي حتدث ف‬ ‫ ‬ ‫غالفنا اجلوي‪.‬‬ ‫على سبيل املثال تدور الرياح ف الغالف اجلوي لألرض بنفس الطريقة التي تدور بها الرياح على الزهرة‬ ‫ ‬ ‫واملريخ‪.‬‬ ‫القمر‬ The Moon  ‫القمر هو أقرب جار لنا ف الفضاء‪ ,‬وهو عبارة عن كرة صخرية بال هواء مليئة باحلفر‪ ,‬تدور حول األرض على بعد‬ ‫ ‬ ‫حوالي ‪ 384,000‬كيلومتر‪.‬‬ ‫يعتبر القمر تابع لالرض النه يقع حتت تاثير قوة اجلذب التثاقلي لألرض‪.‬‬ ‫ ‬ ‫حجم القمر أصغر بكثير من حجم األرض ‪ -‬قطره يساوي تقريباً ربع قطر األرض‪.‬‬ ‫ ‬ ‫سطح القمر يختلف متاماً عن السطح األرض ‪.‬‬ ‫ ‬ ‫ملاذا يختلف القمر عن األرض? يعود اختالفهما بشكل كبير إلى التفاوت الكبير ف كتلتيهما‪.‬كتلة القمر تعادل‬ ‫ ‬ ‫حوالي ‪ 1/80‬من كتلة األرض‪ ,‬ولذلك لم يكن القمر قادرًا على االحتفاظ بغالف جوي‪.‬‬ ‫وبدون رياح أو أمطار كان هناك تآكل قليل نسبيًا على سطح القمر‪.‬‬ ‫ ‬ ‫وبسبب حجمه األصغر‪ ,‬كان القمر أقل قدرة على االحتفاظ باحلرارة‪.‬‬ ‫ ‬ ‫وبدون تلك احلرارة الداخلية العالية فإن احلركات القشرية التي تلعب دورًا مهمًا ف تشكيل األرض غائبة على القمر‪.‬‬ ‫ ‬ ‫ف الواقع تغير القمر بشكل طفيف للغاية خالل مليارات السني‪ ,‬مما يجعل سطحه يوفر أدلة مهمة حول ما كانت عليه‬ ‫األرض عندما كانت ف بداياتها‪.‬‬  ‫‪The Planets‬‬ ‫الكواكب‬ ‫بعد القمر‪ ,‬تدور حول الشمس كما تفعل األرض سبعة كواكب أخرى‪ ,‬وهي بترتيب متوسط بعدها عن الشمس من األقرب إلى‬ ‫ ‬ ‫األبعد‪ :‬عطارد‪ ,‬الزهرة‪ ,‬األرض‪ ,‬املريخ‪ ,‬املشتري‪ ,‬زحل‪ ,‬أورانوس‪ ,‬ونبتون‪.‬‬ ‫تتباين هذه الكواكب تبايناً كبيراً من حيث احجامها وسمات سطحها‪.‬مثالً‪:‬‬ ‫ ‬ ‫احلفر القدمية التي أحدثتها ضربات الكويكبات تغطي سطح عطارد اخلالي من الهواء‪.‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬الغيوم الكثيفة املكونة من قطرات حمض الكبريتيك تغطي الزهرة بالكامل‪.‬‬ ‫‪.3‬تزين األرض السحب البيضاء‪ ,‬واحمليطات الزرقاء‪ ,‬والغابات اخلضراء‪ ,‬والصحاري احلمراء‪.‬‬ ‫‪.4‬تنتشر الوديان الهائلة والصحاري عبر الوجه احملمر للمريخ‪ ,‬ولكن رمبا كانت هناك بحيرات أو حتى محيطات منذ زمن بعيد‪.‬‬ ‫‪.5‬العواصف اجلوية الضخمة جتتاح املشتري‪ -‬إحدى هذه العواصف بحجم يكاد يساوي حجم األرض بأكملها واستمرت لعدة قرون‪.‬‬ ‫‪.6‬تسبح تريليونات من الشظايا اجلليدية حول زحل )ثاني اكبر الكواكب( مكونة حلقاته الالمعة‪.‬‬ ‫‪.7‬حلقات داكنة حتيط بأورانوس‪ ,‬وقد تسببت كارثة كونية ف املاضي البعيد ف إمالة محور دورانه‪.‬‬ ‫‪.8‬تدور غيوم خانقة من امليثان ف الغالف اجلوي العميق لنبتون األزرق‪.‬‬ ‫توضح االشكال التالية صورًا لهذه الكواكب الثمانية املميزة وتكشف شيئًا عن أحجامها ومظهرها النسبي‪.‬الرسم‬ ‫ادناه يُظهر الكواكب األربعة الداخلية بأحجامها النسبية الصحيحة‪.‬‬ ‫الرسم التالي يُظهر الكواكب اخلارجية بأحجامها النسبية الصحيحة‪ ,‬مع وضع األرض للمقارنة‬ ‫عطارد والزهرة واملريخ واملشتري وزحل ميكن رؤيتهم بالعي اجملردة ف الليل كنقاط مضيئة تشبه النجوم‪.‬ولكن‬ ‫ ‬ ‫على عكس النجوم التي ال يتغير موقعها بالنسبة لبعضها البعض‪ ,‬فإن الكواكب تتحرك ببطء وبانتظام بسبب‬ ‫دورانها حول الشمس‪ ,‬مما يجعلها تتحرك تدريجيًا بالنسبة للنجوم ف اخللفية‪.‬‬ ‫تخيل مدى غرابة األمر قبل مئات السني عندما جادل الفلكيون ألول مرة بأن األرض هي "كوكب" واحد‬ ‫ ‬ ‫من تلك النجوم املتجولة التي تُرى ف السماء الليلية‪.‬‬ ‫اليوم بفضل التلسكوبات احلديثة واملركبات الفضائية ميكننا أن نرى أن كل كوكب هو عالم فريد ومثير‪.‬‬ ‫ ‬ ‫بعضها بال هواء‪ ,‬بينما ميتلك البعض اآلخر غالفًا جويًا عميقًا لدرجة أنه قد يبتلع األرض‪.‬‬ ‫وكما نعلم ال يوجد كوكب آخر غير األرض نشأت فيه احلياة‪ ,‬لكن خصائص كل كوكب تقدم لنا رؤى حول‬ ‫ ‬ ‫تاريخ األرض وكيف ميكننا احلفاظ على بيئتها الفريدة‪.‬‬ ‫األرض كوكب متوسط احلجم‪.‬كتلة كوكب املشتري أكبر من كتلة األرض بأكثر من ‪ 300‬ضعف‪ ,‬وتتفوق‬ ‫ ‬ ‫كتلة املشتري على كتلة جميع الكواكب األخرى مجتمعة‪.‬ومع ذلك‪ ,‬فإن جميع الكواكب تتضاءل أمام‬ ‫الشمس‪.‬‬  ‫الشمس‬ The Sun ‫الشمس هي جنم‪ ,‬وهي كرة ضخمة من الغاز يزيد قطرها عن ‪ 100‬مرة ضعف قطر األرض‪ ,‬وكتلتها تزيد بأكثر‬ ‫ ‬ ‫من ‪ 300,000‬مرة ضعف كتلة األرض‪.‬حتتوي الشمس على مادة تعادل حوالي ‪ 1000‬مرة أكثر من جميع‬ ‫الكواكب مجتمعة‪.‬‬ ‫بالطبع‪ ,‬تختلف الشمس عن الكواكب ليس فقط ف احلجم‪ ,‬بل أيضًا ف أنها تولد الطاقة ف نواتها من خالل‬ ‫ ‬ ‫تفاعالت إندماج نووي حتول الهيدروجي إلى هيليوم‪.‬تتدفق الطاقة من النواة إلى سطح الشمس‪ ,‬ومن هناك‬ ‫تتدفق إلى الفضاء‪ ,‬لتضيء وتدفئ الكواكب‪.‬‬ ‫لكن إنتاج الطاقة من الشمس لن يستمر إلى األبد‪.‬فقد ظلت تدفئ الكواكب ألكثر من ‪ 4‬مليارات سنة‪.‬‬ ‫ ‬ ‫تعلمنا الدراسات عن النجوم األخرى أن الشمس ستنفد وقودها ف غضون ‪ 5‬أو ‪ 6‬مليارات سنة‪ ,‬ثم ستخبو‬ ‫ ‬ ‫أخيرًا ومتوت‪.‬‬ ‫وهكذا‪ ,‬يساعدنا علم الفلك ليس فقط على دراسة األجرام الكونية على مسافات شاسعة‪ ,‬بل أيضًا على‬ ‫ ‬ ‫النظر بعمق ف املاضي البعيد واملستقبل البعيد‪.‬‬  ‫النظام الشمسي‬ ‫‪Solar System‬‬ ‫الشمس والكواكب الثمانية التي تدور حولها هي األجسام التسعة األكثر ضخامة ف النظام الشمسي‪.‬‬ ‫ ‬ ‫باإلضافة إلى ذلك‪ ,‬تدور حول الشمس العديد من األجسام األقل ضخامة‪.‬من بي هذه األجسام الكواكب القزمة‪,‬‬ ‫ ‬ ‫وهناك ماليي من األجسام الصغيرة مثل الكويكبات واملذنبات‪.‬‬ ‫كما توجد العديد من األقمار التي تدور حول هذه األجسام‪ ,‬وبعضها يقترب من حجم كوكب عطارد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫تدور معظم الكويكبات بي املريخ واملشتري ف ما يُسمى بحزام الكويكبات )انظر الشكل أ (‪ ,‬والذي يضم الكوكب القزم‬ ‫ ‬ ‫سيريس‪.‬‬ ‫يشبه سيريس الكوكب ف أن جاذبيته اخلاصة أجبرته على اتخاذ شكل كروي‪ ,‬كما أنه يدور حول الشمس‪.‬ولكن مداره‬ ‫ ‬ ‫مليء بآالف األجسام األخرى التي يفوق مجموع كتلتها كتلة سيريس‪.‬وعلى عكس الكواكب الرئيسية‪ ,‬لم يقم سيريس‬ ‫"بتنظيف مداره" من املواد ذات الكتلة املماثلة‪ ,‬لذا ووفقًا لتعريف ت اعتماده ف عام ‪ ,2006‬يُطلق عليه اسم كوكب قزم‪.‬‬ ‫األجسام األخرى التي تدور ف هذا احلزام صغيرة جدًا لدرجة أنها لم تتمكن من سحب نفسها إلى شكل كروي وتسمى‬ ‫ ‬ ‫كويكبات‪.‬‬  ‫خالل العقود القليلة املاضية‪ ,‬اكتشف الفلكيون عددًا هائالً من األجسام التي تدور خلف كوكب نبتون ف ما يعرف‬ ‫ ‬ ‫بحزام كايبر )الشكل ب(‪.‬هذا احلزام هو موطن لعدد ال يُحصى من األجسام اجلليدية الكبيرة والصغيرة‪.‬‬ ‫رمبا هناك العشرات من الكواكب القزمة‪ ,‬إلى جانب بلوتو وإريس الذي يفوقه حجمًا قليالً‪ ,‬ولكن من الصعب جدًا‬ ‫ ‬ ‫إجراء مالحظات تؤكد أن اجلاذبية قد منحت هذه األجرام شكالً كروياً‪.‬‬ ‫كما تدور ماليي املذنبات الصغيرة ف األطراف اخلارجية النظام الشمسي‪ ,‬لكننا ال نراها إال عندما تتعرض مداراتها‬ ‫ ‬ ‫الضطراب يؤدي إلى اقترابها من النظام الشمسي الداخلي حيث يتبخر اجلليد فيها‪.‬‬ ‫لو كانت املسارات التي تتبعها الكواكب حول الشمس مرئية‪ ,‬لرأينا أن النظام الشمسي يشبه مجموعة ضخمة من‬ ‫ ‬ ‫احللقات املتداخلة شبه الدائرية‪ ,‬والتي تتمركز تقريبًا حول الشمس ومتتد إلى حوالي ‪ 5‬مليارات كيلومتر باجتاه مدار‬ ‫نبتون )الشكل ب(‪.‬‬ ‫من الصعب تخيل مثل هذه املسافات الهائلة مقاسة بالكيلومترات‪.‬لذلك‪ ,‬يحاول الفلكيون استخدام وحدات‬ ‫ ‬ ‫مناسبة حلجم ما يقيسونه‪.‬على سبيل املثال‪ ,‬كما سنرى الحقاٍ فإن املسافة بي األرض والشمس تعتبر وحدة جيدة‬ ‫لقياس املسافات على النظام الشمسي‪.‬‬  ‫األحجام الفلكية‬ ‫الوحدة الفلكية ‪Astronomical Unit‬‬ ‫الوحدة الفلكية يُرمز لها بـ ‪ ,AU‬هي متوسط املسافة بي األرض والشمس‪.‬وتُعادل هذه املسافة حوالي ‪ 150‬مليون كيلومتر‪.‬‬ ‫ ‬ ‫إذا استخدمنا الوحدة الفلكية لقياس حجم النظام الشمسي‪ ,‬فإن كوكب عطارد يبعد عن الشمس حوالي ‪ ,0.4AU‬بينما‬ ‫ ‬ ‫نبتون يبعد عن الشمس حوالي ‪ )30AU‬انظر الشكل التالي(‪.‬‬ ‫وميتد النظام الشمسي إلى ما هو أبعد من الكواكب‪ ,‬حيث تدور بعض املذنبات ف مدارات متتد إلى حوالي ‪100,000AU‬‬ ‫ ‬ ‫بعيدًا عن الشمس‪.‬‬ ‫الشكل التالي يُظهر صورة للنظام الشمسي التقطتها املركبة الفضائية فوييجر ‪ 1‬بعد أن جتاوزت كوكب نبتون‪.‬الحظ مدى فراغ‬ ‫ ‬ ‫الفضاء‪.‬‬ ‫تُعتبر فوييجر حاليًا أسرع وأبعد مسبار أطلقه اإلنسان حتى اآلن‪.‬حتى بهذه السرعة ستستغرق املركبة عشرات اآلالف من‬ ‫ ‬ ‫السني للوصول إلى اقرب جنم الينا‪.‬‬ ‫بدالً من استخدام املركبات الفضائية‪ ,‬نعتمد على التلسكوبات لتوسيع رؤيتنا إلى ما وراء النظام الشمسي‪.‬و لتوصيف‬ ‫ ‬ ‫املسافات إلى النجوم‪ ,‬نحتاج إلى وحدة قياس أكبر بكثير من الوحدة الفلكية ‪ -‬وهي السنة الضوئية‪.‬‬  ‫السنة الضوئية‬ ‫‪Light Year‬‬ ‫قد يبدو قياس املسافة باستخدام الزمن غريبًا ف البداية‪ ,‬لكننا نقوم بذلك كثيرًا‪.‬قد نقول‪ ,‬على سبيل‬ ‫ ‬ ‫املثال‪ ,‬أن قريتنا تبعد ساعتي بالسيارة عن املدينة‪ ,‬أو أن قاعة احملاضرات تبعد خمس دقائق سيرًا على‬ ‫األقدام من املكتبة‪.‬لكن التعبير عن املسافة بهذه الطريقة يعني أن لدينا سرعة قياسية‪.‬‬ ‫علماء الفلك محظوظون بامتالكهم معيار سرعة رائع‪ :‬سرعة الضوء ف الفراغ ويرمز لها بالرمز ‪ ,c‬وهي ثابت‬ ‫ ‬ ‫طبيعي وتساوي ‪ 299,792,458‬مترًا ف الثانية )حوالي ‪ 300,000‬كيلومتر ف الثانية(‪.‬‬ ‫وبالتحرك بهذه السرعة الكونية الثابتة يقطع الضوء ف سنة واحدة مسافة تُعرف بالسنة الضوئية‪ ,‬وتختصر‬ ‫ ‬ ‫بـ "‪ "ly‬وهي تعادل حوالي ‪ 9.48‬تريليون كيلومتر‪.‬‬  ‫‪Scientific Notation‬‬ ‫الترميز العلمي‬ ‫التعامل مع األرقام الكبيرة جدًا مرهق‪ ,‬لذلك يستخدم علماء الفلك طريقة أكثر اختصارًا لكتابتها‬ ‫ ‬ ‫تُسمى "الترميز العلمي" )أو ترميز القوى العشرية(‪ ,‬حيث نكتب األرقام باستخدام الرقم ‪ 10‬مرفوعًا إلى‬ ‫أس‪ ,‬أو قوة‪.‬نكتب مثالً املائة واملليون على هذا النحو‬ ‫‪2‬‬ ‫‪100 = 10 × 10 = 10‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪1,000,000 = 10 × 10 × 10 × 10 × 10 × 10 = 10‬‬ ‫بدالً من كتابة كل األصفار‪ ,‬نستخدم األس ليخبرنا بعدد األصفار‪.‬رقم مثل سرعة الضوء‬ ‫ ‬ ‫)‪ 300,000‬كيلومتر ف الثانية( ميكن أيضًا كتابته بالترميز العلمي ليصبح‬ ‫‪5‬‬ ‫‪c = 300,000 = 3 × 100,000 = 3 × 10 km/s‬‬ ‫وباملثل ميكن كتابة الوحدة الفلكية )‪ 150‬مليون كيلومتر( على شكل‬ ‫ ‬ ‫‪8‬‬ ‫‪150,000,000 = 1.5 × 10 km‬‬  ‫مثال ‪1‬‬ ‫إليجاد املسافة التي يقطعها الضوء ف سنة‪ ,‬نضرب سرعته ف الزمن‪.‬السنة الواحدة تساوي تقريبًا‬ ‫ ‬ ‫‪7‬‬ ‫‪365.25 × 24 × 60 × 60 = 3.16 × 10 seconds‬‬ ‫عند ضرب هذا الزمن ف سرعة الضوء نحصل على املسافة التي يقطعها الضوء ف سنة واحدة‪:‬‬ ‫ ‬ ‫‪5‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪d = ct = 3 × 10 × 3.16 × 10 = 9.48 × 10 km‬‬ ‫بوحدات القياس هذه‪ ,‬يقع أقرب جنم إلى الشمس على بُعد ‪ 4.2‬سنة ضوئية‪ ,‬أي ان الضوء يستغرق ‪4.2‬‬ ‫ ‬ ‫سنة حتى يصل لينا من هذا النجم‪.‬‬ ‫‪8‬‬ ‫لتحويل الوحدات من وحدة فلكية الى كيلومتر نضرب ف ‪ 150‬مليون كيلومتر أي ‪ 1.5 × 10 km‬و‬ ‫‪8‬‬ ‫ ‬ ‫للتحويل من كيلومتر الى وحدة فلكية نقسم على ‪.1.5 × 10 km‬‬ ‫‪12‬‬ ‫لتحويل الوحدات من سنة ضوئية الى كيلومتر نضرب ف ‪ 9.48 × 10 km‬و للتحويل من كيلومتر الى‬ ‫‪12‬‬ ‫ ‬ ‫سنة ضوئية نقسم على ‪.9.48 × 10 km‬‬  ‫مثال ‪2‬‬ ‫يبعد جرم سماوي ما عن األرض مسافة ‪ 570‬مليون كيلومتر‪ ,‬كم يبعد هذا اجلرم عن األرض‬ ‫ ‬ ‫بالوحدات الفلكية?‬ ‫للتحويل من كيلومتر الى وحدة فلكية نقسم على ‪ 150‬مليون كيلومتر‬ ‫ ‬ ‫‪570,000,000‬‬ ‫=‪d‬‬ ‫‪= 3.8 AU‬‬ ‫ ‬ ‫‪150,000,000‬‬ ‫مثال ‪3‬‬ ‫ يبعد جرم سماوي عن األرض مسافة ‪ 5‬وحدات فلكية‪ ,‬احسب بعده عن األرض بالكيلومترات‪.‬‬ ‫للتحويل من وحدة فلكية إلى كيلومتر نضرب ف ‪ 150‬مليون كيلومتر‬ ‫ ‬ ‫‪8‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪d = 5 × 1.5 × 10 = 7.5 × 10 km‬‬ ‫ ‬  ‫مجرة درب التبانة‬ ‫‪The Milky Way‬‬ ‫مجرة درب التبانة عبارة عن جرم كوني هائل على شكل سحابة مكونة من عدة مئات من مليارات النجوم‪,‬‬ ‫ ‬ ‫وتتميز بشكل مسطح يشبه النظام الشمسي )كما ف الشكل(‪ ,‬ويبلغ قطرها حوالي ‪ 100,000‬سنة ضوئية‪.‬‬  ‫تدور الشمس حول مركز مجرة درب التبانة على بُعد ‪ 27,000‬سنة ضوئية بسرعة تصل إلى ‪ 240‬كيلومترًا ف‬ ‫ ‬ ‫الثانية‪ ,‬ولكن نظرًا لضخامة حجم مجرتنا‪ ,‬فإن الشمس تستغرق حوالي ‪ 210‬مليون سنة إلكمال دورة واحدة‬ ‫حول هذا القرص الهائل‪.‬‬ ‫وتتنوع جنوم مجرة درب التبانة بشكل كبير‪ ,‬حيث يوجد بعضها أكبر مبئات املرات من الشمس‪ ,‬ف حي أن‬ ‫ ‬ ‫البعض اآلخر أصغر منها مبئات املرات‪.‬‬ ‫بعض النجوم أكثر حرارة من الشمس وتضيء باللون األزرق‪-‬األبيض املبهر‪ ,‬بينما البعض اآلخر أكثر برودة‬ ‫ ‬ ‫وتتوهج باللون األحمر العميق‪.‬‬  ‫البينجمية ‪Interstellar Clouds‬‬ ‫السحب‬ ‫ف مجرة درب التبانة‪ ,‬كما هو احلال ف اجملرات األخرى‪ ,‬تختلط النجوم مع سحب هائلة من الغاز‬ ‫ ‬ ‫والغبار‪.‬هذه السحب‪ ,‬التي تفوق حجم النظام الشمسي بشكل كبير‪ ,‬هي مواقع والدة وموت النجوم‪.‬‬ ‫ف أعماق غازها البارد واملظلم‪ ,‬تقوم اجلاذبية بجذب املادة إلى كتل كثيفة تتحول ف النهاية إلى جنوم‬ ‫ ‬ ‫جديدة‪ ,‬فتضيء الغاز والغبار احمليط بها‪.‬‬ ‫بعض النجوم حتترق ف النهاية وتنفجر‪ ,‬قاذفةً مادتها إلى اخلارج لتختلط بالسحب احمليطة‪.‬‬ ‫ ‬ ‫وف النهاية‪ ,‬يتم إعادة تدوير هذه املادة الناجتة عن النجوم املنفجرة لتكوين جنوم جديدة‪.‬‬ ‫ ‬ ‫سحابة بي النجوم ف مجرة درب التبانة‪.‬‬ ‫ ‬ ‫تتشكل بعض النجوم داخل السحابة‬ ‫ ‬ ‫املظلمة بينما تقوم جنوم أخرى شابة‬ ‫بتسخي الغاز احمليط بها‪ ,‬مما يجعله‬ ‫يتوهج‪.‬‬ ‫تُظهر هذه الصورة من تلسكوب هابل‬ ‫ ‬ ‫الفضائي منطقة يبلغ عرضها حوالي ‪4‬‬ ‫سنوات ضوئية‪.‬‬  ‫العناقيد المجرية ‪Galaxy Clusters‬‬ ‫مثلما تتجمع النجوم لتشكيل اجملرات‪ ,‬فإن اجملرات نفسها تتجمع لتشكيل عناقيد مجرية‪.‬‬ ‫ ‬ ‫العنقود اجملري الذي تنتمي إليه مجرة درب التبانة يسمى “اجملموعة احمللية” ‪.Local group‬وهي “محلية”‬ ‫ ‬ ‫بالطبع ألنها اجملموعة التي نقيم فيها‪.‬ويُطلق عليها "مجموعة" ألنها صغيرة مقارنة بعناقيد اجملرات األخرى‪,‬‬ ‫حيث حتتوي على عدة عشرات من اجملرات‪ ,‬و قطرها يساوي بضعة ماليي من السنوات الضوئية‪.‬‬ ‫وعلى الرغم من هذه األبعاد الهائلة‪ ,‬فإن اجملموعة احمللية هي نفسها جزء من جتمع أكبر من اجملرات يعرف‬ ‫ ‬ ‫باسم "عنقود العذراء الفائق" ‪.Virgo Supercluster‬‬ ‫يتكون عنقودنا الفائق من مئات اجملموعات والعناقيد اجملرية‪ ,‬متتد على مسافة تبلغ حوالي ‪ 100‬مليون سنة‬ ‫ ‬ ‫ضوئية‪ ,‬لكنه هو بدوره جزء من هيكل أكبر يعرف "باجلاذب االعظم"‪ ,‬وهو عنقود من العناقيد الفائقة‪ ,‬يقدر‬ ‫عرضه بأكثر من ‪ 300‬مليون سنة ضوئية‪.‬‬ ‫تُعد هياكل بهذا احلجم الهائل من أكبر األجسام التي ميكننا رؤيتها قبل أن نقوم بالقفزة النهائية ف املقياس‬ ‫ ‬ ‫إلى الكون نفسه‪.‬‬ ‫رسم توضيحي للمنطقة املركزية للمجموعة احمللية‬ ‫رسم توضيحي لعنقود العزراء الفائق‪.‬فقط جزء من العناقيد اجملرية ت تسميتها ف هذا الرسم‬  ‫الكون‬ ‫‪The Universe‬‬ ‫الكون املرئي هو أكبر بناء فلكي ميكننا ان نراه ولدينا معلومات عنه‪.‬‬ ‫ ‬ ‫من املالحظات املتاحة حاليًا يستنتج علماء الفلك أن عمر الكون حوالي ‪ 13.8‬مليار سنة‪.‬هذا من حيث املبدأ‬ ‫ ‬ ‫يحد من املسافة التي ميكننا رؤيتها إلى ‪ 13.8‬مليار سنة ضوئية‪ ,‬وهي قيمة ميكن استخدامها لوصف نصف‬ ‫قطر الكون املرئي‪.‬‬ ‫عندما نلتقط صورة عميقة جدًا للسماء )كما ف الشكل التالي(‪ ,‬يستغرق الضوء القادم من أبعد اجملرات‬ ‫ ‬ ‫املرئية تقريبًا عمر الكون للوصول إلينا‪ ,‬لذا نراها كما كانت عند تشكلها ألول مرة‪.‬‬ ‫على الرغم من أن الكون املرئي ميتد إلى مسافة ‪ 13.8‬مليار سنة ضوئية منا‪ ,‬فإن هذا ال يعني أن الكون ينتهي‬ ‫ ‬ ‫هناك‪.‬بل يعني أننا ال نستطيع رؤية ما يكمن وراءه حتى اآلن‪.‬‬ ‫ولكن بغض النظر عن عدم اليقي بشأن حجم الكون املعروف‪ ,‬ميكننا مالحظة أن الهيكله ‪structure‬‬ ‫ ‬ ‫متشابه ف جميع أنحاء الكون املرئي‪.‬‬ ‫تتجمع االجرام الصغيرة ف أنظمة أكبر‪ ,‬وهذه األنظمة األكبر تتجمع بدورها مرة أخرى‪ ,‬وهكذا‬ ‫ ‬ ‫تتجمع الكواكب حول النجوم‪ ,‬والنجوم ف اجملرات‪ ,‬واجملرات ف العناقيد‪ ,‬والعناقيد ف عناقيد فائقة‪,‬‬ ‫ ‬ ‫ورمبا تتجمع العناقيد الفائقة ف جتمعات أكبر‪.‬‬ ‫على الرغم من أن علماء الفلك ال يفهمون متامًا بعد كيف نشأ هذا البناء املنظم‪ ,‬إال أنهم يعلمون أن‬ ‫ ‬ ‫اجلاذبية تلعب دورًا أساسيًا فيه‪.‬‬  ‫الشكل يوضح جزء من صورة ت التقاطها‬ ‫ ‬ ‫باستخدام تلسكوب هابل الفضائي‪.‬‬ ‫تقريباً كل واحدة من آالف النقاط املوجودة‬ ‫ ‬ ‫ف الصورة هي مجرة‪ ,‬حيث ميكن رؤية‬ ‫بعضها بالقرب من حافة الكون املرئي‬ ‫عندما كانت قد بدأت للتو ف التشكُل‪.‬‬