Transcript عالم المجرات

‫عالم المجرات‬
‫د‪ .‬أشرف أحمد شاكر‬
‫قسم الفلك‪ -‬مركز القطامية‬
‫للتميز العلمى‬
‫المعهد القومى للبحوث الفلكية و‬
‫الجيوفيزيقية‬
‫تم إكتشاف المجرات للمرة األولى بواسطة العالم المسلم‬
‫عبدالرحمن الصوفى (‪ 986-903‬بعد الميالد) والذى يعتبر‬
‫الفلكى األول الذى وصف السدم خصوصا سديم المرأة المسلسلة‬
‫ومجرة ماجالن الكبرى فى كتابه (أطلس السماء) وقد أطلق أسماء‬
‫على بعض المجموعات النجمية الشهيرة مثل البكار و البياد و التى‬
‫مازالت تستعمل حتى األن‪ .‬ولقد أعد الصوفى جداول للسماء عن‬
‫طريق أرصاده الخاصة وكتابة مالحظاته عن لمعان النجوم‬
‫وكتابه (كتاب القوالب الثابت المصور) يعتبر مرجع مهم‬
‫لدراسة حركة النجوم وخصوصا ما يسمى بحركة النجوم الخاصة‬
‫مع الزمن و دراسة النجوم المتغيرة و هو متوافر باللغة العربية و‬
‫يوجد له ترجمة بالفرنسية‪.‬‬
‫مركز مجرة درب التبانة كما يرى من األرض‬
‫لم يكن معلوما قبل عام ‪ 1925‬المعالم األساسية للسحب اللولبية‬
‫(ما يسمى األن بالمجرات اللولبية) فقد كانت غير محددة‪ .‬بعض‬
‫العلماء كالعالم كورتيس من الواليات المتحدة والعالم لوندمارك‬
‫من السويد زعموا أن هذه السحب يجب أن تكون مثل مجرتنا‬
‫المسماة بدرب التبانة‪ .‬أيضا بعض الفالسفة كالفيلسوف األلمانى‬
‫(إيمانويل كانت) قد زعموا قبل ذلك بعدة قرون نفس اإلفتراض‬
‫بأن هذه السحب ما هى إال مجرات خارجية عن مجرتنا و ليست‬
‫عبارة عن مجموعات شمسية جديدة داخل مجرتنا كما كان يعتقد‬
‫معظم الفلكيين حتى عام ‪1920‬م‪ .‬فبعد عام ‪ 1925‬قد أثبتت‬
‫الطرق الفلكية لقياس المسافات أن هذه السحب فى الحقيقة عبارة‬
‫مجرتنا‪.‬‬
‫عن‬
‫خارجة‬
‫أجسام‬
‫عن‬
IV: Hubble’s Law
●
Hubble measured distance and plotted it against
velocity…
Blueshifts and redshifts
• If galaxy is moving towards us, wavelengths are
shortened spectrum blueshifted.
• If galaxy is receding from us, wavelenths are
lengthened spectrum redshifted.
• Slipher measured velocities of nearby galaxies – by
1922, he found that 36 out of 41 were moving away
from us!
• These distances are far too vast to be measured directly.
• Nevertheless, we have several ways of measuring them indirectly.
• These methods are often very clever, relying not on technology but rather on
observation and high school mathematics.
• Usually, the indirect methods control large distances in terms of smaller
distances. One then needs more methods to control these distances, until one
gets down to distances that one can measure directly. This is the cosmic
distance ladder.
• Information from trade caravans and other sources established the distance
between Alexandria and Syene to be about 5000 stadia (about 740 kilometers).
This is the only direct measurement used here, and can be thought of as the
“zeroth rung” on the cosmic distance ladder.
• Eratosthenes also assumed the Sun was very far away compared to the radius of
the Earth )more on this in the “third rung” section(.
• High school trigonometry then suffices to establish an estimate for the radius of
the Earth.
Most of the very latest data presented
within the last year or so has indicated
that a value of 65 - 75 km/sec/Mpc, with
a avlue close to 70 being favored.
This gives a Hubble Age of about 13
Billion years.
•
•
•
•
T = 1/h
H=70 km/sec/MPC
T= 0.0142857 km/sec/MPC
MPC= 10^6 * 3.62 Light year=
3.62*9.5*10^18km
• T= .4426995 *10^18 sec
• 1 year = 31.536 * 10^6 sec
• T= 14 billion year the age of the universe
We still can’t directly observe the earliest
galaxies
‫وقد كان للدور الرائد لمرصد حلوان فى توصيف وتصنيف وفهرست‬
‫تلك األرصاد أثره البالغ ال سيما بعد أن توصل أدوين هابل فى ذلك‬
‫المضمار إلى نتائج طيبة ومتوافقة بإستخدام المناظير الكبيرة فى‬
‫كاليفورنيا بالواليات المتحدة األمريكية مما دفع باإلتحاد الفلكى‬
‫الدولى آنذاك إلى أن يهيب بكل مرصد مؤهل لذلك بأن يقوم بأرصاد‬
‫فوتوغرافية تغطى مناطق محدودة من السماء كل وفق موقعه‬
‫الجغرافى‪ .‬و كان على مرصد حلوان أن يغطى منطقة من السماء تقع‬
‫بين خطى ميل صفر (عند خط اإلستواء) و ‪ 45‬درجة جنوبى خط‬
‫اإلستواء حيث ظروف المنظار مواتية لذلك‪ .‬بجانب صفاء الجو‬
‫وظروف الرؤيا الجيدة إضافة إلى ما قدمته مصر سابقا من أرصاد‬
‫فائقة الدقة لمذنب هالى عام ‪.1910‬‬
Table 1: Bright and Large Nebulae
Observed at Helwan till 1922
(see Knox-Shaw 1924a)
0°-5°
5°-10°
10°-15°
15°-20°
20°-25°
25°-30°
30°-35°
35°-40°
40°-45 °
Total
Total
known
67
78
53
36
39
46
48
45
42
454
Photogra
phed
36
47
41
29
29
41
39
38
22
322
26
31
12
7
9
5
9
7
20
126
Zone
South
declinati
on
at
Helwan
Not yet
photogra
phed
X/1882 K1 (Eclipse Comet or
"Tewfik")
Solar eclipse observers, 1882. Group portrait of the astronomers
who observed the total solar eclipse in Egypt (Souhag) on 17th
May 1882. Among these is Joseph Norman Lockyer (1836-1920),
seen at upper left of the central Arabic man, who is known for his
discovery of helium through his observations of the Sun using
electromagnetic spectroscopy.
‫محمود أحمد حمدي الفلكي‬
‫• عين وزيرا لألشغال في وزارة إسماعيل راغب (‪١٧‬‬
‫يونيه ‪ ٢١- ١٨٨٢‬أغسطس ‪ ،)١٨٨٢‬ثم وكيال لنظارة‬
‫المعارف من نوفمبر ‪ ١٨٨٢‬وحتى يناير ‪.١٨٨٤‬‬
‫• عهدت إليه الحكومة المصرية استكمال أجهزة المرصد‪،‬‬
‫فقام بطلبها من أوروبا‪ ،‬وقام بنقل المرصد الذي أنشأه‬
‫محمد علي من بوالق إلي العباسية عام ‪ ،١٨٦٥‬واستكمل‬
‫معداته‪ ،‬وظل يشرف علي إدارة هذا المرصد طيلة عدة‬
‫سنوات إلي جانب مهامه األخرى‪.‬‬
‫• خطط معالم اإلسكندرية القديمة‪ ،‬ونقب في حفائرها‪ ،‬وهو‬
‫أول عالم يكشف عن أثار اإلسكندرية‪ ،‬وموقع سورها‬
‫القديم‪ ،‬وله في ذلك أطروحة باللغة الفرنسية عن‬
‫اإلسكندرية القديمة‪ ،‬طبعها عام ‪ ،١٨٦٦‬وقد قامت‬
‫محافظة اإلسكندرية باإلشراف على ترجمتها إلى اللغة‬
‫العربية‪.‬‬
Gill's Egypt baseline survey. British astronomer David Gill
(1843-1914, centre) using an altazimuth to carry out a baseline
survey in 1875 from the roof of the Hotel de L'Europe. He was
staying at this hotel in Alexandria,
Lee's telescope for his Egypt expedition. This telescope was used by the
British astronomer John Lee (1783-1866) on his expedition to Egypt. .
He was President of the Royal Astronomical Society from 1861 to 1863.
Prof. Dr. Mohamed
Reda Madwar, 1927
‫الشمس – نجمنا المركزى‬
‫‪The Sun‬‬
‫بقع شمسية‬
‫‪Sun spots‬‬
‫حجم األرض‬
‫بالنسبة للشمس‬
‫‪The Earth‬‬
‫المجموعة الشمسية‬
‫‪Solar System‬‬
‫حشد الثريا أقدم الحشود النجمية المعروفة‬
‫صورة رائعة للحشد النجمى المفتوح ‪ M11‬تبين أالف النجوم‬
‫مثل الشمس على مسافة ‪ 5‬أالف سنة ضوئية‪ .‬وعمر هذه النجوم‬
‫حوالى ‪ 250‬مليون عام وهى بذلك أصغر عمرا من النجوم‬
‫الموجودة فى الحشود الكروية‬
‫أول حشد كرى تم رصده عام ‪1665‬‬
‫)‪(M22‬‬
‫أحد الحشود الكرية ( ‪)Tucanae 47‬‬
• Spectral Type
The spectral type of a star is designated by
one of seven letters O, B, A, F, G, K, M,
starting with the hottest type (O type) to the
coolest type (M-type). The table below
shows the temperatures and characteristic
features in the star's spectrum that
distinguish spectral types.
‫مجرة المرأة المسلسلة أقرب المجرات إلى‬
‫مجرتنا‬
Hubble “Tuning Fork” Diagram
Spheroid
Dominates
Hubble’s galaxy classes
Hubble
Ultra
Deep
Field
Elliptical Galaxy
Irregular Galaxies
Spiral Galaxy
halo
disk
bulge
Spiral Galaxy
Barred Spiral Galaxy
M101
Variety in Spiral Arms
M33: A Spiral Galaxy with Flocculent
Spiral Arms
Disk Component:
stars of all ages,
many gas clouds
Spheroidal Component:
bulge & halo, old stars,
few gas clouds
Disk
Component:
stars of all
ages,
many gas
clouds
Blue-white color
indicates ongoing
star formation
Spheroidal
Component:
bulge & halo,
old stars,
few gas
clouds
Red-yellow color
indicates older
star population
Leo galaxy triplet
‫مجموعة المجرات المحلية التى تحتوى على مجرتنا مع تقدير تقريبى‬
‫لمركز الجاذبية‪ .‬المجرات تقريبا تنقسم إلى مجموعتين مجموعة حول‬
‫‪Local(Group‬‬
‫أندروميدا)‬
‫مجرتنا ومجموعة حول ‪M31‬‬
Clusters of Galaxies in Our
Neighborhood
Merging Galaxies
Polar Ring Galaxy
NGC 4650
Antennae Galaxy NGC 4038
The Latest HST Image
Advanced
Camera for
Surveys
…in detail
‫صورة لمجموعة من المجرات المضغوطة المسماة بخماسية ستيفان‬
‫والمأخوذة بالتلسكوب الفضائى هابل والذى يبين ألول مرة كيف أن‬
‫التفاعل بين المجـرات يمثل الشرارة لميالد نجوم بل حشود نجمية فى‬
‫المجرات‪.‬‬
‫لتلك‬
‫اللولبية‬
‫األذرع‬
‫حشد صغير من المجرات مسمى بحشد فورناكس وهو‬
‫قريب من حشد المجرات المحلى ويتكون من مجرات من‬
‫النوعين اللولبى والبيضاوى‬
‫الحشد الغير منتظم فيرجو وهو أقرب الحشود‬
‫الكبيرة لنا‬
‫حشد المجرات المسمى كوما (‪ ،)Coma‬تقريبا كل جسم فى الصورة‬
‫عبارة عن مجـرة من المجرات‪ .‬ويعتبر هذا الحشد من الحشود ذات‬
‫الكثافة العالية بالنسبـة لعدد المجرات فهو يحتوى على آالف من‬
‫المجرات مثل مجــرتنا سكة التبانة‬
On scales of a few 100 million pc the universe becomes isotropi
The APM-Survey: 2 million galaxies in the southern sky
‫كيف تتغير المجرات مع‬
‫الزمن؟‬
‫المجرات التى نراها اليوم قد تختلف عن المجرات منذ باليين السنين‬
‫الضوئية‪ .‬فالحشود المجرية شديدة الكثافة المجرية والموجودة على‬
‫مسافات بعيدة جدا والتى قد تصل إلى ‪ 5‬بليون عام تحتوى على أعداد‬
‫كبيرة من المجرات التى يغلب عليها اللون األزرق أكثر من الحشود‬
‫المجرية القريبة مننا‪ .‬و تلك المجرات الزرقاء غالبا ما تكون مجرات‬
‫لولبية تحتوى على نجوم حديثة التكون تكونت بمعل أكبر مما هو‬
‫القريبة‪.‬‬
‫اللولبية‬
‫المجرات‬
‫فى‬
‫األن‬
‫عليه‬
All spheroidal
component,
virtually no disk
component
Elliptical Galaxy
Red-yellow color
indicates older
star population
Elliptical
galaxies are
much more
common in
huge
clusters of
galaxies
(hundreds to
thousands of
galaxies)
This object
that looks
like a star
must be
enormously
luminous its redshift
indicates it
is 4 billion
light years
away!!
3C 273’s spectral lines
are greatly redshifted
This change implies
a distance of 2
billion light years
A quasar emits a huge amount of
energy from a small volume
Such rapid changes in brightness can only
result from changes small objects
NASA's Chandra X-ray Observatory captured this image of the central region of the starburst
galaxy M82. From 1999-2000, this source was seen by Chandra to increase dramatically in
intensity over a period of three months (compare right and left panels), an indication of black
hole activity. With NASA's Rossi Explorer, a team led by Philip Kaaret has found evidence
of a star (too small to be imaged) orbiting around the suspected black hole, called M82 X-1.
This may confirm that M82 X-1 is part of a new "in-between" category called intermediate-mass
black holes.
What is the evidence for dark
matter in galaxies?
Gravitational lensing, the bending of light rays by
gravity, can also tell us a cluster’s mass
Edge on view of Fundamental
Plane