نشاط: تباعد المجرات

يمثّل الشكلُ الآتي مجموعة من المجرات (س، ص، ع، ف) التي تبعد مسافاتٍ مختلفةً عن الأرض، أدرسه جيّدا، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليه.

التحليل والاستنتاج:
1- أحدد المسافة التي تبعدها المجرة (ص) عن الأرض.

تبعد المجرة$2.5 ly$.
2- أبين أيُّ المجرات (س، ص، ع، ف) تتحرّك بسرعة أكبرَ؟

(س) سرعتها$60.000 km/s$
3- أتوقّع: عند تحليل الطّيف الكهرمغناطيسيِّ الصادرِ عن المجرتين (س) و(ف)، لوحِظَ أن الطّيف الكهرمغناطيسيَّ للمجرة(س) ينزاح نحو الطول الموجيّ الأطول. كيف يمكنني تفسيرُ ذلك؟

يمكن ملاحظة العلاقة بين بعد المجرتين (س) و (ف)، وبين الانزياح نحو الطول الموجي الأطول (الانزياح نحو الأحمر)، حيث أن المجرة (س) هي الأبعد، لذلك هي الأكثر انزياحا نحو الأحمر.
4- أستنتِج العلاقةَ بين سرعة المجرات، وبُعدِها عن الأرض.

كلما زاد بعد المجرات عن الأرض زادت سرعتها.

أفكر

أتأمّل الشكل التاليَ الذي يمثل ثلاثة أطياف تمّ رصدُها لثلاثة أجرام سماوية ( 3،2،1 ) إذا علمت أن الجرم ( 1) يمثل حالة الثبات، أفكّر: أيُّ الأجرام تتحرك مقتربةً منه، وأيُّها تتحرك مبتعدةً عنه؛ مبينا سبب ذلك.

الجرم السماوي (2) يتحرك مقتربا من الجرم (1) لأن الأطياف تنزاح نحو الأزرق.

الجرم السماوي (3) يتحرك مبتعدا عن الجرم السماوي (1) لأن الأطياف تنزاح نحو الأحمر.

أبحثُ:
مستعينًا بمصادر المعرفة المتوافرة لديّ ومنها شبكةُ الانترنت، أبحث عن أقسام الطّيف الكهرمغناطيسيِّ اعتمادا على طوله الموجيّ وأصمّم مخطّطا أنظّم فيه هذه الأقسام وأمثلة على كل منها، ثم أعرضه أمام معلّمي، و زملائي في الصف.

مثال

مجرةٌ تبعُد عن الشمس مسافة $99\times {10}^6 ly$ أحسُب سرعة تباعدها، علما بأن ثابت هابل يُقدّر بنحو ( $70 km/s.Mpc$) ، أفترض أن الفرسخ الفلكي =$3.3 ly$
الحل:
أوّلا: أحوّل المسافة من وحدة السّنة الضوئية ( ly ) إلى وحدة الفرسخ الفلكي(pc).
$1 pc = 3.3 ly$
$? = 99\times {10}^6$
99× 10⁶×1 / 3.3 = $30 \times {10}^6 pc$
ثانيًا: أحوّل المسافة من وحدة فرسخ فلكي ( pc ) إلى وحدة مليون فرسخ فلكي ( Mpc ) بالقسمة على 10⁶ .
(10⁶× 30)/ 10⁶ = $30 Mpc$

أعوض في قانون:

v = H_o × d
  $=2100 km/s$$30 Mpc$×($70 km/s.Mpc$) 

تمرين

إذا علمتُ أن سرعة تباعُد إحدى المجرات $15400 km/s$، أحسُب بُعْدَها عنا بالفرسخ الفلكي، إذا علمتُ أن ثابت هابل يساوي ( $70 km/s.Mpc$).

سرعة التباعد =$15400 Km/s$
ثابت هابل=($70 Km/s.Mpc$ ) 

$15400 = 70 \times d$
$220 Mpc$=

أبحثُ:
مستعينًا بمصادر المعرفة المتوافرة لديّ ومنها شبكةُ الانترنت، أبحث عن المستقبل الذي يتوقعه العلماء للكون، وأعرض نتائج بحثي أمام معلّمي، وزملائي في الصف.

إذا انطلقنا من فرضية أن للكون بداية، فلا يمكن استبعاد فرضية أن تكون له نهاية أيضًا. وحسب المعطيات والمعارف العلمية المتوفرة حاليا، فإن هذه النهاية قد تتبع عدة احتمالات، وهناك شبه إجماع لدى علماء الفلك على أن احتمالات نهاية الكون ستتوقف إلى حد بعيد على الطريقة التي سيتطور بها، وإن أكثر الاحتمالات قبولا هي :
إما أن تتسارع حركة توسعه إلى ما لا نهاية، أو تتباطأ إلى أن تتوقف نهائيا، ووفقا ل هذه الحالات يمكن تصور نهاية الكون.

توقف توسع الكون:
في حالة توقف الكون عن التوسع، فإن حركة معكوسة لما يسمى ب"الانفجار العظيم" ستحدث، وبالتالي انهيار شامل لكل ما هو موجود بما في ذلك الزمان والمكان وهو ما أسماه العلماء "الانسحاق الشديد " (Big Crunch) ، غير أن عددا من علماء الفلك لا يرجحون ذلك، خصوصا بعد ما تم اكتشاف توسع الكون بشكل متسارع.

تسارع توسع الكون:
في حالة توسع الكون بشكل أسرع مما عليه الآن. سيبلغ حدا من التضخُّم، ولن تتمكن قوى الجاذبية في نهاية المطاف من الحفاظ على ترابط النجوم داخل المجرات. ومن ثم، فسوف تتفرَّق النجوم بعيدًا عن بعضها بعضًا، ولن تمتلك الأنظمة النجمية ومنها مجموعتنا الشمسية القوة الكافية للإبقاء على النظام مترابطًا. وهكذا، فسوف تنفجر النجوم والكواكب المتبقية. وفي - النهاية، سوف تنفصم الروابط في ما بين الذرات الأخيرة، وتنفصل مبتعدةً عن بعضها البعض.

الكتابة في الجيولوجيا
أبحث في مصادر المعرفة المتوافرة لديّ، ومنها شبكةُ الانترنت؛ عن توقعات علماء الفلك حول أثر تقارُب مجرة أندروميدا من مجرتنا درب التبانة، ثم أكتب مقالة حول ذلك.

توصل علماء الفلك إلى أن مجرة درب التبانة ومجرة أندروميدا والتي تُعرف أيضًا باسم M31 ، ، تتجهان نحو بعضهما البعض ويعتقدوا أن المجرتين قد تصطدمان ببعضهما البعض بعد أربعة مليارات سنة من الآن، وستختفي مجر ة در ب التبانة من الوجو د،  وبمرور الوقت،  سينتج عن الانهيار المجري الضخم مجرة هجينة جديدة تمامًا ، من المحتمل أن تحمل شكلًا إهليليجيا بدلاً من القرص اللولبي المميز لمجرة درب التبانة، ومع ذلك ، فإن مثل هذه المناقشات حول تحطم المجرة المستقبلي ظلت دائمًا تخمينية إلى حد ما ، لأنه لم يتمكن أحد من قياس الحركة الجانبية لمجرة أندروميدا وهو عنصر أساسي في مسار تلك المجرة عبر الفضاء - .
لكن هذا لم يعد هو الحال
استخدم فان دير ماريل وزملاؤه تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا لرصد مناطق مختارة من أندروميدا بشكل متكرر على مدى سبع سنوات. كانوا قادرين على قياس الحركة الجانبية (أو العرضية) للمجرة ، ووجدوا أن أندروميدا ودرب التبانة مرتبطتان بالفعل بضربة مباشرة .
قال فان دير ماريل: "مجرة أندروميدا تتجه مباشرة في اتجاهنا"، ستصطدم المجرات ، وسوف تندمج معًا لتشكل مجرة واحدة جديدة." قام هو وزملاؤه أيضًا بإنشاء محاكاة فيديو لتحطم مجرة درب التبانة في أندروميدا ، وأضافت فان دير ماريل أن هذا الاندماج سيبدأ في غضون 4 مليارات سنة وسيكتمل بحوالي 6 مليارات سنة من الآن .
تحطم كوني في المستقبل

 لم يحدث مثل هذا الحدث الدراماتيكي مطلقًا في التاريخ الطويل لمجرة درب التبانة ، والتي من المحتمل أن تكون قد بدأت في الظهور منذ حوالي 13.5 مليار سنة، وقالت روزماري وايز من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور ، والتي لم تشارك في الدراسة الجديدة: "ربما كان لدى درب التبانة عدد كبير جدًا من عمليات الاندماج الصغيرة والصغيرة". لكن هذا الاندماج الكبير سيكون غير مسبوق ". قال الباحثون إن الاندماج لا يشكل خطرًا حقيقيًا على تدمير الأرض أو نظامنا الشمسي. ستبقى امتدادات الفضاء الفارغ التي تفصل بين النجوم في المجرتين شاسعة ، مما يجعل من غير المحتمل حدوث أي تصادمات أو اضطرابات خطيرة . ومع ذلك ، من المحتمل أن يتم إقلاع نظامنا الشمسي إلى موقع مختلف في المجرة الجديدة ، والتي أطلق عليها بعض علماء الفلك اسم "مجرة Milkomeda". قال الباحثون إن عمليات المحاكاة تُظهر أننا ربما نحتل مكانًا بعيدًا عن قلب المجرة أكثر بكثير مما نشغله اليوم .