المجرات الواقعة خلف درب التبانة

المجرات الواقعة خلف درب التبانة^(*)

إن أكثر من خُمْس الكون لاتدركه أبصارنا؛ إذ إن الغبار والنجوم في قرص مجرتناَ تعترض

سبيل رصدنا لهذا الجزء من الكون. بيد أن الفلكيين توصلوا إلى أساليب مكّنتهم من النظر

 خلسة إلى هذا الجزء  عبر حاجز الغبار والنجوم.

<C.R.كْرَان-كورتويگ>ـ<O.لاهاڤ>

 

في ليلة مظلمة بعيدا عن أضواء المدينة، يمكننا أن نشاهد بوضوح قرص مجرتنا يومض متخذا شكل شريط عريض يمتد عبر السماء. إن هذا التوهج المنتشر هو مزيج من الضوء المباشر الصادر عن مئات بلايين النجوم، ومن الضوء النجمي غير المباشر الذي تبعثره حبيبات الغبار المنتشرة في الفضاء بين النجمي. ونحن نقع في وسط هذا القرص، ونبعد مسافة قدرها نحو000 28سنة ضوئية عن مركز المجرة. لكن على الرغم من أن درب التبانة قد يشكل منظرا رائعا، فإنه مازال يمثل مصدرا دائما لإحباط أولئك الفلكيين الذين يدرسون الكون الواقع خلف مجرتنا. ويقوم القرص بحجب الضوء النابع من 20 في المئة من الكون، ويبدو أن العشرين في المئة هذه تنطوي على إثارة بالغة.

 

المنظر من مسافة قدرها 500 سنة ضوئية فوق المستوي المجرّي قرص مجرة درب التبانة، وهي بنية كونية مجعدة الشكل مؤلفة من تريليون نجم مشابه للشمس، ومن غبار وغازات، وهذه جميعها تحول بيننا وبين مشاهدة خمس الكون. ومن بين الأجسام المحجوبة عنا المجرة الكروانية (الشبيهة بالكرة) المسماة قزم كوكبة القوس، التي تظهر في هذا الشكل الذي تصوره فنان لدى النظر من أسفل مستوي درب التبانة (الشكل الرئيسي) ومن أعلى هذا المستوي (الشكل المؤطر). ويعترض سبيل خطوط نظرنا إلى هذه المجرة القزمية الانتفاخ المكون من النجوم المحيطة بمركز مجرتنا. ومع أن كوكبة القوس هي أقرب مجرة من مجرتنا، فلم تكتشف إلا منذ أربع سنين فقط. وتبدو في الشكل المؤطر مجرة مخفية أخرى، هي دوينجيلو 1.

 

وفي مكان ما خلف هذا القرص يوجد، مثلا، أجزاء مهمة من كبرى بنيتين في الكون القريب منا، وهما الحشد الفائق المكوّن من كوكبتي الجبار والحوتPerseus-Pisces والجاذب العظيم Great Attractor، وهو تكتل ضخم من المادة استنتج الفلكيون وجوده من حركات آلاف المجرات عبر الفضاء. وتكشف الأرصاد أيضا عن عدد هائل من المجرات الساطعة والقريبة موجودة في الاتجاه العام للقرص، مما يوحي بوجود عدد كبير من المجرات التي لا نراها. ومن دون معرفة ما يوجد في بقعتنا العمياء غير المشاهدة، فإن الباحثين لن يتمكنوا من القيام بتحديد دقيق للمادة الموجودة في زاويتنا من الكون. وهذا بدوره يحول بينهم وبين الإجابة عن بعض أهم الأسئلة المطروحة في علم الكونيات (الكسمولوجيا) مِنْ مثل الأسئلة التالية: ما حجم البُنى الكونية؟ وكيف تكونت هذه البنى؟ وما الكثافة الإجمالية للمادة في الكون؟

 

 

هذا ولم يتمكن الفلكيون، إلا في السنوات الأخيرة، من ابتكار التقنيات اللازمة لإنعام النظر عبر القرص، ومن ثم تعرّف ذلك الجزء من الكون الذي يحجبه القرص عنا من خلال تأثيره في الأجزاء المرئية لنا عبره. وتستند الطريقة المتبعة لبلوغ ذلك إلى الآثار التي يخلفها هذا الجزء في أجزاء الكون التي يمكن مشاهدتها. ومع أن الأرصاد مازالت بعيدة عن إتمام هذه المهمة الشاقة، فقد أثبتت بعض الاكتشافات الرائعة أن هذا العمل يستحق هذا الجهد. ومن بين الأشياء التي اكتشفها الفلكيون مجرة جديدة قريبة إلى درجة تمكّنها من أن تسُود سماواتنا لو لم تكن محجوبة بقرص مجرتنا. كذلك فقد اكتشفوا حشودا مجرية في منتهى الضخامة لم يسبق رؤيتها من قبل، كما أنهم ألقوا أول نظرة خاطفة على قلب الجاذب العظيم المحير.

 

إن معرفة المجرات المحجوبة بدرب التبانة تحققت أول مرة حين بدأ الفلكيون بتمييز المجرات الخارجية عن السدم الداخلية، وكلاهما يُشاهد كأجرام باهتة وممتدة. وبسبب ظهور المجرات في كل مكان فيما عدا منطقة درب التبانة، فقد أُطلق على هذه المنطقة اسم «منطقة التفادي» zone of avoidance  [انظر الشكل في الصفحة 38]. ويدرك العلماء الآن أن المجرات الخارجية مكوّنة من بلايين النجوم، وأيضا من عدد لا يُحصى من السحب الغبارية والغازية. وفي منطقة التفادي يغرَقُ ضوء المجرات عادة في العدد الهائل من النجوم الأمامية، أو أنه يُمتص بوساطة غبار مجرتنا.

 

يخترق الضوء الوارد من المجرات الأخرى درب التبانة بدرجات مختلفة تبعا للطول الموجي لهذا الضوء. فأكبر الأطوال الموجية، التي تقابل الإشعاع الراديوي والإشعاع تحت الأحمر البعيد، لا تتأثر إلا قليلا. أما الأطوال الموجية القصيرة (مثل الأطوال الموجية للإشعاعات تحت الحمراء القريبة وفوق البنفسجية والضوء المرئي) فيَعترض سبيلها غيوم الغاز والغبار الموجودة داخل مجرتنا. وفي الأطوال الموجية القصيرة جدا، مثل أقوى الأشعة السينية، فإن الغاز يصبح شفافا مرة أخرى.

 

إن الفلكيين المتخصصين فيما وراء المجرة extragalaxy تحاشوا أيضا منطقة التفادي، إذ ركّزوا جهودهم بدلا من ذلك في المناطق غير المظلمة من السماء. بيد أن ثمة عملية رصد حاسمة بدأت قبل نحو 20 عاما، أشارت إلى ما كان يُمكن أن يكون خافيا عليهم. وقد بيّنت قياسات غير دقيقة لإشعاع الخلفية الكونية المكروي الموجة، وهو أحد مخلفات الانفجار الأعظم، لاتناظرا قدره 180 درجة عُرِفَ بأنه ثنائي قطب⁽¹⁾ dipole، درجة حرارته في أحد مواقعه في السماء أعلى بنحو 0.1 في المئة من المعدّل، وأخفض بالنسبة نفسها في الموقع القطري. إن هذه القياسات، التي أكدها الساتل (القمر الصنعي) الذي يسمى مكتشف الخلفية الكونية Cosmic Background Explorer في عامي 1989 و 19900، توحي بأن مجرتنا ومجموعة المجرات المجاورة لها، المسماة المجموعة الموضعية⁽²⁾Local Group، تتحرك بسرعة قدرها 600 كيلومتر في الثانية (1.34 مليون ميل في الساعة) باتجاه كوكبة الشجاع (هيدرا) Hydra. وقد استُنتج متجه السرعة هذا بعد إجراء التصحيح اللازم أخذا في الاعتبار الحركات المعروفة، مثل دوران الشمس حول مركز مجرة درب التبانة، وحركة هذه المجرة باتجاه جارتها، وهي المجرة الحلزونية المعروفة باسم المرأة المسلسلة Andromeda.

 

تَظْهرُ المجرات المخفية حين إجراء أرصاد فلكية دقيقة. إن دوينجيلو1، التي كان أول من اكتشفها مقراب راديوي عام 1994، هي مجرة حلزونية تُرى على شكل خلفية باهتة لكوكبة ذات الكرسي (في اليمين القريب). وبالمقابل فإن المجرة الكروانية، التي تدعى قزم كوكبة القوس، لا يمكن مشاهدتها مباشرة؛ فنجومها مختلطة بنجوم درب التبانة، ولا بد من تعرفها واحدا تلو الآخر (في أقصى اليمين). وصورة كوكبة القوس هي تركيبة (فسيفساء) من الصور معظمها من السماء الجنوبية، وقد أسقطت بحيث يمتد درب التبانة أفقيا عبر المركز.

 

تُرى، من أين تنشأ هذه الحركة التي تمثل انحرافا صغيرا عن الحركة التمدّدية المنتظمة للكون؟ إن المجرات تتجمع في زمر  من الحشود، وهذه الحشود ذاتها تتكتل في حشود فائقة، تاركة بقاعا أخرى خالية من المجرات. هذا وإن التوزع التكتلي غير المنتظم للمادة المحيطة بالمجموعة الموضعية قد يُولِّد جذبا تثاقليا غير متوازن يسحبها في اتجاه واحد. وقد يبدو، للوهلة الأولى، أنه من الصعب التصديق أن باستطاعة المجرات أن تؤثر إحداها في الأخرى على امتداد هذه المسافات الشاسعة التي تفصل بينها. لكننا إذا أدخلنا في الحسبان كتلها الضخمة، فإن المسافة بين مجرة وأخرى تصبح أصغر من المسافة الفاصلة بين نجمين ينتميان إلى مجرتنا.

 

من الممكن حساب السرعة المتوقّعة للمجموعة الموضعية بجمع القوى التثاقلية التي تحدثها مجرات معروفة. ومع أن المتجه الحاصل يميل بزاوية لا تتجاوز 20 درجة على اتجاه ثنائي قطب الخلفية الكونية، فإن الحسابات تظل غير يقينية إلى حد بعيد، وذلك يعود جزئيا إلى أنها لا تُدخل في الحسبان المجرات الموجودة خلف منطقة التفادي.

 

إن التعارض المستمر بين اتجاه ثنائي القطب وبين متجه السرعة المتوقع جعل الفلكيين يفترضون وجود «جواذب» attractors. وقد استعملت مجموعة من الباحثين، عُرفت فيما بعد باسم أعضاء الساموراي السبعة Seven Samurai، حركات مئات من المجرات، واستنتجت وجود الجاذب العظيم على مسافة تقدّر بنحو 200 مليون سنة ضوئية [انظر: «الجريان الواسع النطاق للمجرات»،مجلة العلوم، العدد4 (1988)، ص 60].

 

ويبدو أن المجموعة الموضعية علقت في عملية «شد حبل» كونية بين الجاذب العظيم والحشد الفائق supercluster  المكون من مجرتي الجبار والحوت اللتين تبعدان عنا بقدر بعد الجاذب العظيم، علما بأن هذا الحشد موجود في الطرف المقابل من السماء. وبغية معرفة من سيكسب الحرب، لا بد للفلكيين من معرفة كتلة الأجزاء المخفية من هذه البنى.

 

لقد حدد قلب «الجاذب العظيم» على أنه الحشد المجري أبِل 3627. وهو يظهر في كل من صورة الضوء المرئي (خلفية الصورة) وفي أرصاد الأشعة السينية (الخطوط الكنتورية). وتظهر في هذه الصورة السلبية أكثر من 100 مجرة؛ ومعظم النقط هي نجوم في مجرتنا. وتشير الخطوط الكنتورية المتمركزة الضيقة (في أعلى يمين الشكل) إلى مجرة ساطعة في الحشد.

 

إن الجاذب العظيم والحشد الفائق الآنفي الذكر عنصران في سلسلة طويلة من المجرات تعرف باسم المستوي فوق المجرّي Supergalactic Plane. ويظن أن تكوُّن مثل هذه البنية الضخمة يتوقف على طبيعة المادة المظلمة غير المرئية التي تؤلف معظم الكون. هذا ويجب أن يكون وجود سلاسل المجرات أكثر احتمالا في كونٍ تهيمن عليه جسيمات ما يسمى بالمادة المظلمة الحارة (مثل النيوترينوهات neutrinos الضخمة) من كون تهيمن عليه جسيمات مادة مظلمة باردة (مثل الأكسيونات axions، أو جسيمات افتراضية أخرى). لكن الفلكيين غير قادرين على التمييز بين هذين الاحتمالين إلى أن يقوموا برسم خرائط كاملة لهذه البنى.

 

ويجب ألا نتجاهل المجرات القريبة في خضم حركة المجموعة الموضعية. وبسبب كون الثقالة أقوى ما يمكن على مسافات صغيرة، تتولد قوة لا يستهان بها صادرة عن أقرب المجرات، حتى لو لم تكن من المجرات الضخمة. ومن المثير للاهتمام أن يكون خمس من المجرات الثماني ذات السطوع الأعظم واقعة في منطقة التفادي؛ إن قربها وسطوعها الشديدين يجعلانها تتلألأ من خلال الضباب. وتنتمي هذه المجرات إلى زمرتي المجرات قَنطوُرس  A CentaurusوIC342، وهما جارتان قريبتان من المجموعة الموضعية. ومن المحتمل في هاتين الزمرتين أن يقابل كل مجرة تَمَكّن الفلكيون من رصدها كثيرٌ من المجرات الأخرى التي حُجِبَ ضوؤها كليا.

 

قشع الضباب

إن موقعنا المتميز قد يكون أسوأ من دون شك. فلو كنا نعيش في مجرة المرأة المسلسلة القريبة منا، لَمَا كان الجزءُ المحجوب عنا من السماء مختلفا اختلافا كبيرا، وعلاوة على ذلك، فإننا عندئذ سنفقد أيضا رؤيتنا الواضحة لأقرب حشد مجرِّي في برج العذراء virgo. بل إن شخصا متفائلا بطبيعته سيقر بأننا كنا غير محظوظين إلى حد ما. وبسبب كون مدار الشمس حول مركز مجرتنا مائلا على المستوي المجرّي، فإن النظام الشمسي يشارك في حركة دُوَيرية epicyclicفوق هذا المستوي وأسفله. وحاليا، نحن لا نرتفع عن المستوي إلا مسافة 400 سنة ضوئية فقط. ولو كنا قد ولدنا قبل 15 مليون سنة لكان موقعنا يرتفع فوق هذا المستوي بنحو 300 سنة ضوئية ـ وراء أكثف طبقة حاجبة، ولتمكنا من رؤية أحد جانبي منطقة التفادي الحالية. وإن عبور قرص درب التبانة إلى الجانب الآخر سيستغرق 35 مليون سنة أخرى.

 

إن معظم الفلكيين لا يريدون الانتظار هذه المدة الطويلة ليزيدوا معلوماتهم حول السماء الواقعة خلف منطقة التفادي. ولكن ما الذي يمكنهم فعله في الوقت الحاضر؟ الخطوة الأولى هي القيام بمراجعة متأنية للصور المأخوذة في الضوء المرئي. إن الغبار في منطقة التفادي لا يحجب كليا كل مجرة؛ فبعض هذه المجرات يمكن رؤيتها مع أنها تبدو أعتم وأصغر كلما اقترَبَتْ من منتصف المستوي المجرِّي. والمظهر الشاذ لهذه المجرات، إضافة إلى الكثافة العالية للنجوم الأمامية، يمكن أن يربك البرمجيات الحاسوبية المستعملة في تحليل الصور وتعرُّف المجرات. لذا عادت مجموعات كثيرة من الفلكيين إلى الطريقة القديمة التي كانت تتبع في فحص الصور بالعين المجرّدة. ومن ثم فإن اللوحات الفوتوغرافية التي وفرها مرصد پالومار ـ نتيجة مسحه للسماء ومرصد نصف الكرة الجنوبي، والتي أُنجزت في الخمسينات، فُحصت فحصا دقيقا في السنوات العشر الأخيرة. وقد شملت دراسات الباحثين قسما كبيرا من منطقة التفادي، وهذا أدى إلى اكتشاف000 50مجرة لم يسبق فهرستها.

 

بيد أنه في المناطق التي يكون فيها حجب الضوء بالغبار قويا جدا فإن المجرات تحتجب تماما، وعندئذ لا بد من اتباع أساليب أخرى، أهمها إجراء الأرصاد بأطوال موجية أكبر. فكلما زاد طول الموجة قل تفاعل الإشعاع مع جسيمات الغبار الصغرية (المكروية). وفي هذا الصدد يكون الخط الطيفي، الذي طول موجته 21 سنتيمترا والصادر عن غاز الهيدروجين المحايد (المتعادل) كهربائيا، خطا مثاليا، وهو يكشف المجرات الحلزونية الغنية بالغاز والمجرات المعتمة ذاتيا والمجرات القزمية ـ أي معظم المجرات فيما عدا المجرات الإهليلجية الفقيرة بالغازات.

 

إن هذا المقراب الراديوي، المقام في كرين بانك بولاية وست ڤرجينيا، والذي يبلغ قطره 91 مترا (300 قدم)، كان مشغولا بإجراء أرصاد في15/11/1988(في الأعلى). وفي اليوم التالي تحول إلى كومة من الركام (في اليسار). ويقول العلماء العاملون في المرصد الوطني للفلك الراديوي إن الطبق انهار حين تداعت صفيحة معدنية في دعامته الرئيسية. ويقام حاليا بديل عنه تكلفته 75 مليون دولار، وهو بشكل مجسم مكافئ دوراني 100 مترx110أمتار. وخلافا للأطباق الدائرية التقليدية، فلن يحوي المقراب الجديد دعامات تحجب عنه منظر السماء.

 

وفي عام 1987 أطلق مشروع رائد قائم على الطول الموجي 21 سنتيمترا من قبل<A.P.هينينگ>[من جامعة نيومكسيكو] و<J.F.كِيْر>[من جامعة ماريلاند]ّ. فقد قام هذان الباحثان بتوجيه المقراب الراديوي، الذي قطره 91 مترا والموجود في گرين بانك بولاية وست ڤرجينيا، نحو بقاع عشوائية في منطقة التفادي، واكتشفا 18 مجرة لم تكن معروفة من قبل. ولسوء الحظ، انهار المقراب انهيارا شديدا قبل أن يتمكنا من إنهاء مشروعهما. (ومن المتوقع الانتهاء من إقامة بديل له عام 1999.) وثمة مسح آخر أكثر منهجية استهله فريق دولي يضمنا نحن الاثنين. وهذا المشروع الأطول أجلا، الذي سيستخدم فيه المقراب «دوينجيلو» الراديوي الذي قطره 25 مترا والموجود في هولندا، يقوم برسم خريطة لجميع المجرات الحلزونية في القسم الشمالي من منطقة التفادي على طول مسافة قدرها 175 مليون سنة ضوئية. وحتى الآن، تم اكتشاف 40 مجرة.

 

وفي عام 1997، بدأ فريق دولي آخر، بقيادة <L.ستاڤلي-سميث>[من المرفق الوطني لمقراب أستراليا في مارسفيلد] وأحدِنا<كران-كورتويگ>، بإجراء مسح أكثر دقة للقسم الجنوبي من درب التبانة. وهذا المسح، الذي يمكنه أن يرسم بالتفصيل مجرات يصل بعدها إلى500 مليون سنة ضوئية، يستعمل آلة صنعت خصيصا، وينفَّذ بوساطة المقراب الراديوي الذي قطره 64 مترا، الموجود في باركيس بأستراليا. وقد تم حتى الآن اكتشاف 100 مجرة، كما يُتوقع اكتشاف آلاف أخرى منها حين يبلغ الرصد أعمق أغوار الفضاء التي يمكنه بلوغها.

 

إن نُطُق الأمواج الراديوية ليست «الثقوب» الممكنة الوحيدة التي نختلس منها النظر إلى منطقة التفادي. فالضوء تحت الأحمر أيضا أقل تأثرا بالغبار من الضوء المرئي. وفي أوائل الثمانينات، مسح الساتل الفلكي للأشعة تحت الحمراء Infrared Astronomical Satellite IRAS  كامل السماء في مجال الأطوال الموجية تحت الحمراء البعيدة⁽³⁾ far-infrared  (الأقرب إلى الأطوال الموجية الراديوية). وقد اكتشف هذا الساتل، ولو أن ذلك غير نهائي، مجرات تصدر إشعاعات ساطعة تحت حمراء، ومن بين هذه المجرات المكتشفة مجرات حلزونية، ومجرات أخرى تغشاها انفجارات نجمية مكونة نجوما بسرعة وغزارة. هذا وإن المجرات التي اختارها الساتل (IRAS) قرب منطقة التفادي يعاد الآن فحصها بالاستعانة بصور أُخِذت في مجال الأطوال الموجية تحت الحمراء القريبة⁽⁴⁾near-infrared  (الأقرب إلى الأطوال الموجية للضوء المرئي).

 

وتنفذ حاليا أيضا عمليتا مسح نظاميتان في مجال الأطوال الموجية تحت الحمراء القريبة، ومن المتوقع إنجازهما في عام 2000، وهما: مسح المِكرونَيْن لكامل السماء Two Micron All-Sky Survey، (مشروع أمريكي) ودِنيس DENIS، (مشروع أوروبي) الذي يتناول نصف الكرة الجنوبي. ويأخذ كلا المسحين صورا رقمية بثلاثة نُطُق موجية لسبر المتجمعات النجمية الأقدم في المجرات. ويتعقب هذان المسحان بسهولة المجرات الحلزونية الموجودة في مركز التجمعات الكثيفة للمجرات؛ ومن ثم فإنهما يكملان نُطُق الأطوال الموجية تحت الحمراء البعيدة والطول الموجي الذي قدره 21 سنتيمترا، التي تكشف بصورة رئيسية المجرات الحلزونية. وقد بينت دراسة استطلاعية أن عمليات المسح في مجال الأطوال الموجية تحت الحمراء القريبة near-infrared  تكتشف فعلا مجرات لا يمكن تسجيلها على الصور الفوتوغرافية للضوء المرئي. ولسوء الحظ، ليس بمقدور الضوء المرئي ولا الضوء تحت الأحمر الكشف عن مجرات في أكثف أقسام المستوي المجرِّي.

 

وثمة طريقة محتملة أخرى للتغلب على احتجاب المجرات، وهي الرصد في مجال الأطوال الموجية القصيرة جدا، مثل الأشعة السينية. إن الحشود المجرِّية المكتظة بالمجرات تُصدر أشعة سينية غزيرة تجتاز درب التبانة من دون معوقات تقريبا. لكن لم يتم بعد إجراء استقصاء بالأشعة السينية يعتمد على بيانات متوفرة جمعها الساتل ROSAT أو سواتل أخرى.

 

000 30مجرة، مبينة على هيئة نقاط في هذا الشكل، اختيرت من ثلاثة كاتالوگات فلكية معروفة. وتظهر هذه المجرات على كامل رقعة السماء باستثناء ما يسمى منطقة التفادي، التي توافق مستوي مجرتنا درب التبانة (خط المركز الأخضر اللون). وخارج هذه المنطقة، تميل المجرات إلى التكتل قرب خط يشير إلى المستوي فوق المجري (الخط الأرجواني).

 

إضافة إلى الأرصاد المباشرة، فإن الفلكيين يدرسون منطقة التفادي بوسائل غير مباشرة. فتقنيات معالجة الإشارة signal-processing، التي يطبقها المهندسون عادة على البيانات غير الكاملة والمزعجة، استعملت بنجاح من قبل باحثين من الجامعة العبرية وأحدنا ـ لاهاڤ ـ للتنبؤ بوجود حشود مثل الكوثل (پاپيس)Puppis⁽⁴⁾¹ والشراع (ڤيلا) ⁽⁵⁾Vela،وكذلك لدراسة تواصل المستوي فوق المجرّي عبر منطقة التفادي. ومن الممكن أيضا استعمال سرعات المجرات في كلا طرفي هذه المنطقة للتنبؤ بتوزع الكتل بينهما. وبهذه الطريقة تم التنبؤ بأن مركز الجاذب العظيم يقع على المستقيم الواصل بين كوكبتي قنطورس Centaurus ⁽⁶⁾2  والطاووس (پاڤو) Pavo  ⁽⁷⁾2  . بيد أن هذه الأساليب لا تستنتج إلا المعالم ذات المقاييس الضخمة عبر منطقة التفادي، إذ إنها تخطئ المجرات المنفردة والحشود المجرّية الصغيرة.

 

غزو درب التبانة

إن مثل هذه الطرائق تؤدي ببطء إلى فتح الباب أمام البحوث الفلكية لدراسة الخُمْس المحجوب من الكون. وقد حدث أكثر الاكتشافات مفاجأة عام 1994 حين اكتشفت مصادفة مجرة قريبة جدا من قبل<A.R.إباتا>[الذي كان يعمل في جامعة كولومبيا البريطانية] و<G.F.گيلمور>[من جامعة كامبردج] و <J.M.إيروين>[من مرصد گرينيتش الملكي في كامبردج بإنكلترا] الذين كانوا يدرسون النجوم في مجرتنا درب التبانة. وقد أطلق على هذه المجرة قزم كوكبة القوس Sagittarius dwarf، وهي الآن أقرب المجرات المعروفة منا إذ إنها لا تبعد عن النظام الشمسي سوى000 80سنة ضوئية، وهذا أقل من نصف المسافة إلى أقرب مجرة تالية، وهي الغيمة الماجلانية الكبيرة Large Magellanic Cloud. وفي الحقيقة فإنها واقعة داخل مجرتنا في الطرف البعيد عن المركز المجرّي.

 

وبسبب وقوع مجرة قزم كوكبة القوس خلف الانتفاخ المركزي لدرب التبانة، فلا يمكن رؤيتها في الصور المأخوذة مباشرة. وقد كان اكتشافها مصادفة مبنيا على قياسات سرعات النجوم: إذ اكتشف الباحثون مجموعة من النجوم تتحرك على نحو يختلف عن حركات النجوم في مجرتنا. وبعد التحديد الدقيق للنجوم التي تتحرك بهذه السرعة المختلفة، والبحث عن نجوم أخرى واقعة على المسافة نفسها، والتعويض عن ضوء النجوم الأمامية المعروفة، تمكن هؤلاء الباحثون من تمثيل مجرة قزم كوكبة القوس على الخريطة [انظر الشكل العلوي في الصفحة 34]. ولهذه المجرة انفراج قدره 20 درجة على الأقل من أحد طرفيها إلى الطرف الآخر، وهذا يجعلها أكبر بنية ظاهرة في السماء بعد مجرة درب التبانة نفسها. وانفراجها الزاوي يعادل قطرا طوله 000 28سنة ضوئية على الأقل، وهذا يساوي نحو خُمس قطر مجرتنا، مع أن كتلة مجرة القزم هذه لا تمثل سوى جزء في الألف من كتلة مجرتنا.

 

يظهر هذا المنظر الموضعي الثلاثي الأبعاد للعالم التوزع غير المنتظم لحشود المجرات. وتمثل الكرة الزرقاء مسافة من درب التبانة قدرها 400 مليون سنة ضوئية، والمستوي الأخضر هو المستوي المجري ممتدا إلى الفضاء المجري (ما بين المجرات). وتمثل المجموعة الصغيرة من النقاط حشودا مجرية؛ أما الدوائر فهي مساقطها على المستوي المجري. ويقع كثير من الحشود المجرية إما على المستوي فوق المجري وإما قريبا منه (اللون الأرجواني)، ويختفي بعضها في منطقة التفادي (الإسفين الرمادي اللون).

 

إن الكثير من النماذج الشائعة لتكوّن المجرات تفترض أن المجرات الكبيرة تتكون نتيجة عملية طويلة من تكتلات مجرات عديدة صغيرة. ويجب أن تكون مثل هذه العملية جارية باستمرار في أيامنا هذه، مع أنها لم تُرْصَدْ إلا نادرا. ويبدو أن كوكبة القوس خضعت لبعض التمزّقات الناجمة عن قوى المد والجزر التي تحدثها مجرة درب التبانة، لكن تمزق قلب كوكبة القوس أقل، على خلاف ما كان يتوقَّع. وعلى الرغم من أن مجرة القزم ربما دارت حول مجرتنا 10 مرات أو يزيد، فإنها مازالت سليمة تقريبا، وهذا يدل على أنها متماسكة بوساطة كميات كبيرة من المادة المظلمة (خلافا للمادة المضيئة كالنجوم أو السحب الغازية)؛ ومع ذلك فإن فناءها هو مسألة وقت. وتذهب بعض الدراسات إلى أن كوكبة القوس لن يستمر بقاؤها سوى بليون سنة فقط قبل أن تبتلعها مجرتنا. وقد أثبت اكتشافها أن الاندماجات تحدث فعلا، وأنها تحدث حاليا، وأنها لن تقوِّض بالضرورة قرص المجرة التي تكبرها.

 

وتمثل كوكبة القوس واحدة من مفاجآت كثيرة برزت من منطقة التفادي. ففي الشهر8/1994 قمنا بالتعاون مع بقية فريق دوينجيلو لمسح المجرات المحجوبةDwingeloo Obscured Galaxy Survey، بفحص أول طيوف للطول الموجي الذي قدره 21 سنتيمترا. وقد اخترنا بقعة من منطقة التفادي فُقِدَ فيها كثير من الخيوط، وحيث تقطن الزمرة المجرِّية القريبةIC342. وسرعان ما عثرنا على طيف راديوي مثير للاهتمام باتجاه كوكبة ذات الكرسي Cassiopeia. إن الأرصاد الراديوية عرضة للتداخل الذي يجعلها تحاكي الأرصاد الراديوية وراء المجرات، وعلاوة على ذلك، فقد امتزجت هذه الظاهرة مع الانبعاث من الغاز المجرّي. لكن اختبارات عديدة متنوعة أكدت موقع الإشارة الراديوية مسجلة بذلك اكتشاف مجرة قريبة أخرى لم تكن معروفة سابقا.

 

وقد حدد<T.K.G.هُو>[من جامعة كامبردج] جسما ذا ضوء مرئي خافت جدا يبدو أنه انطلق من موقع هذه الإشارة الراديوية. وبعد زمن قصير أُخِذَت صور أدق بمقاريب مختلفة كشفت تماما شكل المجرة، وهو قضيب بأذرع حلزونية ناتئة في طرفيه [انظر الشكل العلوي في الصفحة 35]. ولو لم تكن هذه المجرة ـ التي أطلق عليها اسم دوينجيلو Dwingeloo 11 ـ موجودة خلف مستوي درب التبانة، لكانت إحدى أسطع عشر مجرات في السماء. وبناء على معدل دوران هذه المجرة، فقد تبين أن كتلتها تساوي قرابة ثلث كتلة درب التبانة، ومن ثم فإن كتلتها قريبة من كتلة M33، وهي ثالثة أثقل مجرة في المجموعة الموضعية بعد مجرتي درب التبانة والمرأة المسلسلة.

 

وخلال متابعة أرصاد دوينجيلو 1،  اكتشف مقراب وستربورك الراديوي التركيبي Westerbork Synthesis Radio Telescope  في هولندا مجرة ثانية تبعد عنها بزاوية مقدارها ثلث درجة: وقد أطلق عليها اسم دوينجيلو 22، وهي مجرة قَزَمة قطرها يساوي نصف قطر دوينجيلو1، وكتلتها عشر كتلتها. وهذا الزوج من المجرات، الذي يبعد 10 ملايين سنة ضوئية، قريب من المجموعة الموضعية، لكنه يقع خلفها تماما. ويبدو أن هاتين المجرتين ترتبطان بزمرة المجرات IC 3422. هذا وقد اكتشفت فيما بعد مجرتان أخريان على الصور الضوئية الحساسة.

 

ومع أنه مازال يتعين على الفلكيين استكشاف منطقة التفادي بكاملها، فإن بإمكانهم الآن أن يسقطوا من اعتبارهم المجرات الأخرى التي هي من حجم مجرة المرأة المسلسلة. إن درب التبانة والمرأة المسلسلة هما المجرتان اللتان تهيمنان حقا على المجموعة الموضعية. وعلى الرغم من أن غياب كشف كبير آخر قد يبدو مخيبا للآمال، فإنه يزيل الشكوك التي تحوم حول وصف الحركة في جوارنا المباشر.

 

الحشود والحشود الفائقة

إن الدراسات التي أجريت عن منطقة التفادي قلبت أيضا مفاهيم الفلكيين المتعلقة بالكون البعيد. ولدى استعمال الفلكيين للمقراب الراديوي الذي قطره 100 متر، والمقام قرب إيفيلسبرگ بألمانيا، اكتشفوا حشدا مجرّيا جديدا يبعد 65 مليون سنة ضوئية في كوكبة الكوثل. وتوجد أدلة عديدة أخرى، ومن ضمنها تحليل للمجرات نفذه الساتل (IRAS)، توصلت إلى النتيجة عينها؛ فاعتبار الكوثل ضمن المجموعة الموضعية يضفي مزيدا من التوافق بين الحركة المتوقعة للمجموعة الموضعية وبين ثنائي القطب المرصود للخلفية الكونية.

 

تُرَى، هل يمكن لعمليات البحث هذه حل لغز الجاذب العظيم؟ فمع أن كثافة المجرات المرئية تتزايد في الاتجاه المفترض لهذا الجاذب، فإن قلب هذه الكتلة اللابلورية، ضلل الباحثين. فقد عثر على حشد في الموقع الصحيح تقريبا للجاذب من قبل<O.G.أَبِل>في الثمانينات، حين كان هذا الحشد هو الوحيد المعروف في منطقة التفادي. إلا أن احتواءها على 50 مجرة فقط لا يؤهلها لأن تشكل جاذبا، ناهيك عن أن تكوّن جاذبا عظيما.

 

إن وفرة عناصر هذا الحشد وأهميته أمران صارا واضحين في عمليات البحث الحديثة. فقد اكتشفت<كران-كورتويگ>مع<A.P.وُوتْ>[من المراصد الجنوبية الأوروبية في گارشنگ بألمانيا] 600 مجرة أخرى في هذا الحشد. هذا وقد حصلنا، مع زملائنا في فرنسا وجنوب أفريقيا، على أرصاد طيفية من مقاريب مختلفة في نصف الكرة الجنوبي. وتوحي السرعات المرصودة لهذه المجرات أن هذا الحشد ضخم جدا في الواقع ـ إذ إنه يعادل ضخامة حشد قنوان الذوابةComa المعروف، وهو تكتل أكبر من مجرتنا بنحو000 100مرة. وبعد طول انتظار، رأى الفلكيون مركز الجاذب العظيم. وإذا أضفنا إلى هذا الحشد الحشود المحيطة به، فإن هذا الاكتشاف قد يفسر تماما حركات المجرات المرصودة في الكون القريب منا.

 

إن التسلسل الهرمي لبنية الكون لا يتوقف هناك. فقد عُثِر خلال عمليات البحث في منطقة التفادي على تجمعات أكبر: إذ عُثِر على حشد فائق، بعده 370 مليون سنة ضوئية، في كوكبة حامل الحية Ophiuchus من قبل<K.واكاماتسو>[من جامعة جيفو في اليابان]. ومع أن هذا الحشد الفائق يقع خلف المركز المجرّي، وهو منطقة مكتظة جدا بالنجوم، فقد حدد واكاماتسو آلافا من مجرات هذا الحشد الفائق على صفائح مسح السماء sky-survey plates. وقد يكون حشد حامل الحية الفائق متصلا بحشد فائق آخر في كوكبة الجاثيHercules، وهذا يوحي بوجود بنى مترابطة بحجوم قد تذهل حتى عقول الفلكيين.

 

وعلى مدى أجيال من الفلكيين، ظلت منطقة التفادي تقف حجر عثرة في طريق الفلكيين للوصول إلى معرفة بعض القضايا الرئيسية مثل تكوّن درب التبانة، ومصدر حركة المجموعة الموضعية، وترابط سلاسل المجرات، والعدد الحقيقي للمجرات في الكون. وقد أدت الجهود، التي بذلت في العقد الماضي لإماطة اللثام السميك عن هذه القضايا، إلى جعل منطقة التفادي السابقة واحدة من أكثر المناطق إثارة في سماء ما وراء المجرات. لقد رسمت الآن خريطة جيدة للجاذب العظيم الغامض؛ وأوضح اكتشاف قزم كوكبة القوس كيف تكوّن درب التبانة، كما أن الخيوط الكونية الضخمة تتحدى النظريات حول المادة المظلمة وتكوّن البنى. إن المزيد من المفاجآت قد ينتظر الفلكيين في هذه السماء المجهولة؛ بيد أن تقدمنا في بحوثنا خطوة فخطوة يمكّننا من إيجاد الحلقات المفقودة من سلسلة السماء ما وراء المجرّيّة.

 

المؤلفان

Renée C.Kraan-Korteweg-Ofer Lahav

بدآ العمل معا عام 1990 بعد أن تقابلا في مدينة ديرهام بإنكلترا في مؤتمر حول علم الكونيات (الكوسمولوجيا). وقد اكتشفا، كل بمعزل عن الآخر، حشدا لم يكن معروفا من قبل يقبع خلف درب التبانة في كوكبة پاپيس. كران-كورتويگ أستاذة في قسم علم الفلك بجامعة گوانا جواتو في المكسيك. أما لاهاڤ فهو عضو في الهيئة التدريسية في معهد علم الفلك بجامعة كامبردج وزميل في كلية القديسة كاترين. وتقوم كران-كورتويگ باستكشاف منطقة التفادي بالرصد المباشر، في حين يستعمل لاهاڤ تقنيات نظرية وحسابية.

 

مراجع للاستزادة 

PRINCIPLES OF PHYSICAL COSMOLOGY P. J. E. Peebles. Princeton University Press, 1993.

UNVEILING LARGE-SCALE STRUCTURES BEHIND THE MILKY WAY. Edited by Chantal Balkowski and R. C. Kraan-Korteweg. Astronomical Society of the Pacific Conference Series, Vol. 67; January 1994.

A DWARF SATELLITE GALAXY IN SAGITTARIUS. R. A. Ibata, G. Gitmore and M. J. Irwin in Nature, Vol. 370, pages 194-196; July 21, 1994.

DYNAMICS OF COSMIC FLOWS. Avishai Dekel in Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Vol. 32, pages 371-418;1994.

A NEARBY MASSIVE CLUSTER BEHIND THE MILKY WAY R. C. Kraan-Korteweg et al. in Nature, Vol. 379, pages 519-521; February 8, 1996.

Scientific American, October 1998

 

(*) Galaxies behind Milky Way

(1) وهو أي جسم أو نظام مشحون بشحنتين متعاكستين في نقطتين أو قطبين.

(2) وهي زمرة صغيرة من المجرات، عددها نحو 30 مجرة، تنتمي إليها مجرة درب التبانة. (التحرير)

(3) وهي الأطوال الموجية التي تقع في المجال 50  – 1000مكرومتر.

(4) وهي الأطوال الموجية التي تقع في المجال  0.75- 2.5 مكرومتر. (التحرير)

(5) الكوثل والشراع وقنطوروس والطاووس: كوكبات جنوبية تتفاوت في صعودها المستقيم وفي ميلها. (التحرير)