نظرة في الكون الفسيح

عبدالرزاق دحنون
كاتب وباحث سوري

الحوار المتمدن-العدد: 8290 - 2025 / 3 / 23 - 16:21
المحور: الطب , والعلوم
    

مقال مُترجم بتصرف عن موقع أفكار كبيرة
بقلم
الباحث في علوم الفلك: إيثان سيجل
ما هي أنواع السدم المختلفة في علم الفلك؟
في الجواب:

عندما يفكر معظم الناس في علم الفلك، فإنهم يفكرون في الأجرام السماوية الشائعة المُصدرة للضوء في سماء الليل: النجوم والكواكب، وربما حتى المجرات. من حين لآخر، هنا على الأرض، سنصادف بعض الأجرام الأخرى التي - مثل الكواكب - تعكس ضوء الشمس لتبدو مرئية إما لأعيننا أو لتلسكوباتنا: أجرام مثل الأقمار الصناعية والكويكبات والمذنبات. ومع ذلك، إذا نظرنا إلى الكون بتلسكوباتنا، سواء داخل مجرتنا درب التبانة أو خارجها، إلى أعماق الفضاء السحيق، فمن المرجح أن نصادف فئة جديدة من الأجرام: أجرام ليست مُتراصة أو صلبة، بل خافتة وممتدة ويصعب تمييزها. يُطلق علماء الفلك على هذه الأجرام اسم السُدم.

لفترة طويلة، لم يكن لدينا سوى التخمين لمعرفة ماهية هذه الأجرام. ومع تطور التلسكوبات، تبيّن أن بعضها ليس سوى عناقيد نجمية. بينما تبيّن أن بعضها الآخر مجرات تتجاوز مجرة درب التبانة بكثير: "جزر كونية" مليئة بآلاف إلى تريليونات النجوم. هذه الأجرام، التي تُسمى أحيانًا "الزوائد الخافتة" بعد ظهورها من خلال التلسكوب، لم تكن ثابتة وغير متحركة فحسب، بل نشأت أيضًا من خلال مجموعة واسعة من الظواهر الفيزيائية الفلكية. ومع مرور الوقت، بدأنا بتصنيفها، والتعرف على خصائصها وفهمها، ووضعها في سياقها الصحيح ضمن القصة الكونية العظيمة. إليكم ما هي أنواع السدم المختلفة التي يعرفها علماء الفلك في الواقع.

منذ زمن بعيد، لم يكن لدى علماء الفلك سوى أعينهم المجردة كأدوات لاستكشاف الكون وفهرسته. في البداية، لم يكن معروفًا سوى أربعة أنواع من الأجرام الفلكية:
الشمس
القمر
النجوم
والكواكب،
من السمات البارزة للكواكب أنها - على عكس النجوم - لا تتألق كما تتألق النجوم، وأنها بدلًا من أن تبقى ثابتة بالنسبة للأجرام السماوية الأخرى، بدت وكأنها تتجول، أو تغير مواقعها، من ليل إلى ليل. ومع ذلك، قبل اختراع التلسكوب بوقت طويل، كان من الممكن تحديد الأجرام الممتدة في سماء الليل المظلمة. تُعرف مجرة أندروميدا الآن بأنها أقرب مجرة كبيرة إلى مجرتنا، ويمكن القول إنها كانت أول مجرة، وسرعان ما انضمت إليها مجرتان أخريان: سحابتا ماجلان الكبرى والصغرى، بالإضافة إلى سديم المثلث. وتبين أن جميع هذه السدم الأربع مجرات.

مع ظهور التلسكوب، ظهرت سدمٌ أخرى كثيرة. اتخذ بعضها أشكالًا حلزونية أو بيضاوية، وهو الشكل الأكثر شيوعًا للمجرات الموجودة في جميع أنحاء الكون. مع ذلك، ليست المجرات "سديمية" لأنها مكونة من الغاز. بل تتكون من أعداد هائلة من النجوم نفسها، تمامًا مثل العناقيد النجمية الموجودة في مجرتنا درب التبانة. على الرغم من أن العديد من المجرات تحتوي على مناطق سديمية داخلها - غاز وغبار وحتى مادة متأينة - إلا أن معظم المجرات، بشكل عام، تبدو وكأنها سديمية في طبيعتها. في الواقع، هي أجرام مضيئة ذاتيًا، مدعومة بشكل كبير بالنجوم.

ومع ذلك، فإن العديد من الأجرام ذات المظهر السديمي تتكون في الواقع من غازات ممتدة ومنتشرة. في الواقع، السديم منتشر بطبيعته، وليس مجرد انتشار ظاهري. وبينما تمتلك بعض المجرات انبعاثات ممتدة بالفعل، مما يجعلها "سديمية" بطبيعتها، إلا أنها ليست سوى جزء صغير من المجرات الكاملة المنتشرة في أرجاء الكون.

الشيء المشترك بين جميع السدم هو أنها تتكون من مواد غير نجمية، أو أكثر من مجرد نجوم، وهي إما تمتص الضوء أو تعكسه أو تصدره. في الواقع، تتوافق هذه الأنواع الثلاثة الرئيسية من السدم التي عرفها علماء الفلك لأول مرة: سدم الامتصاص، وسدم الانعكاس، وسدم الانبعاث.

إذا كانت المادة الغازية كثيفة وباردة، وتقع أمام مصدر ضوء خلفي، فمن المرجح أن تُكوّن سديم امتصاص، يُعرف عادةً بالسديم المظلم. تظهر هذه السديمات في جميع أنحاء الكون، وهناك العديد من الأمثلة الشهيرة عليها. إذا نظرت إلى مستوى مجرة درب التبانة في ليلة مظلمة بلا قمر، فمن المرجح أن ترى ليس فقط شريطًا كبيرًا من النجوم الساطعة التي تُنير رؤيتك، بل ما يبدو أنه سُحب داكنة ومعتمة من المواد التي تحجب ضوء النجوم عن عينيك. هذه في الواقع سُدم امتصاص مظلمة: سُحب جزيئية كثيفة من الغاز لا تسمح للضوء المرئي بالمرور من خلالها.

أعمدة الخلق الشهيرة في سديم النسر هي سدم مظلمة. وتُعد كريات بوك المتنوعة الموجودة في مناطق تكوّن النجوم، وكذلك في هالة درب التبانة، أمثلة على السدم المظلمة. وسديم رأس الحصان، وهو سحابة مظلمة من مادة معتمة تظهر كظلال أمام خلفية ساطعة من الغاز المضيء، هو سديم مظلم أيضًا. بشكل عام، إذا كانت سحابة باردة وكثيفة من مادة تقع أمام مصدر ضوئي، فهذه هي الطريقة التي تتكون بها سديم مظلم.

ومع ذلك، فإن بعض سحب المادة الغازية الموجودة في الفضاء لا تمتص الضوء جيدًا، بل تعكسه بشكل ممتاز. في كثير من الحالات، يتمثل الاختلاف الرئيسي بين السديم المظلم والسديم الانعكاسي ببساطة في الاتجاه والموقع: فبدلاً من أن يكون موجودًا جيدًا في مقدمة مصدر مضيء للمادة، وهو التكوين النموذجي للسديم المظلم، فإن السديم الانعكاسي هو سحابة من الغاز تقع بالقرب جدًا من مصدر ضوء ساطع ومضيء بطبيعته، مثل نجم أزرق ساخن وشاب. إذا كانت سحابة الغاز هذه تقع على مسافة قصيرة خلف مصدر الضوء، فإنها عادةً ما تشكل سديمًا انعكاسيًا؛ وإذا كانت تقع جيدًا أمام مصدر الضوء، فإنها عادةً ما تشكل سديمًا مظلمًا (أو سديم امتصاص).

بخلاف سدم الانعكاس، عادةً ما تكون سدم الانبعاث حمراء أو وردية اللون، لأن الهيدروجين - العنصر الأكثر شيوعًا في الكون بلا منازع، إذ يُشكل حوالي 92% من إجمالي الذرات من حيث العدد - يُصدر "خطًا أحمر" مميزًا عند انخفاض إثارته من مستوى الطاقة n=3 إلى مستوى الطاقة n=2. يشير هذا عادةً إلى درجات حرارة عالية جدًا: حوالي 10,000 كلفن أو أكثر. في بعض الحالات النادرة والاستثنائية، قد تكتسب سدم الانبعاث لونًا أخضر: وهو ما يُشير إلى إعادة اتحاد الإلكترونات مع ذرات الأكسجين ثنائية التأين وانخفاض إثارتها عبر مستويات الطاقة المختلفة، وهي ظاهرة تتطلب درجات حرارة حوالي 50,000 كلفن أو أكثر. تنتشر السدم الانبعاثية في كل مكان في مناطق تكوّن النجوم النشطة، ويمثل اللون الأحمر الناتج عن ذرات الهيدروجين الغالبية العظمى من السدم الانبعاثية. في الواقع، أحيانًا، يتواجد غاز بارد متعادل وغاز ساخن متأين معًا، مما يخلق حالات يمكن فيها العثور على سدم انبعاثية وانعكاسية، وحتى سدم امتصاصية (أي داكنة)، في نفس المنطقة من الفضاء.

أحد الأمثلة على كيفية توليد النجم لانبعاثات ممتدة يأتي من فئة من الأجرام الفلكية تُعرف باسم أجرام هيربيغ-هارو. غالبًا ما تُنتج هذه النجوم الفتية الضخمة تدفقات نجمية: مقذوفات غازية متوازية تتدفق من النجم الفتي (أو النظام النجمي) نفسه. كانت هذه الانبعاثات مقتصرة في الأصل على عدد قليل من الأجرام المعروفة، وقد اكتُشفت مؤخرًا العشرات منها في سديم الجبار وحده بفضل القوة الهائلة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST).

النجوم الفتية التي تُكوّن أجسام هيربيغ-هارو هذه لا تُوجد دائمًا منفردة، كنجوم معزولة أو مجموعات من النجوم معًا، بل غالبًا ما تُوجد كنجوم فتية ساطعة ضمن مُركّب من الغاز الممتد والمنتشر. ولأسباب لا تزال مجهولة، غالبًا ما تصطف النفثات والتدفقات الصادرة من أجسام هيربيغ-هارو هذه، حتى عبر أنظمة نجمية مختلفة موجودة ضمن المُركّب الغازي نفسه. تُعدّ أجسام هيربيغ-هارو، بقذفها هذه المادة إلى الوسط بين النجمي، مصدرًا مهمًا لإنتاج الغبار في الكون، حيث يمكن أن تتحول هذه المادة المقذوفة لاحقًا إلى سديم مظلم، أو انعكاسي، أو انبعاثي.

عندما تتشكل النجوم الفردية لأول مرة، فإنها عادةً ما تكون نتيجة انكماش سحابة غازية ضخمة بما يكفي. أحيانًا، تكون كتلة السحابة منخفضة بما يكفي لتكوين نجم مركزي واحد فقط؛ وفي أحيان أخرى، تكون السحابة ضخمة وممتدة بما يكفي بحيث لا تنكمش باتجاه مركزها فحسب، بل تتفتت أيضًا، منتجةً أعدادًا كبيرة من النجوم، ذات كتل متفاوتة بشكل كبير، عبر السحابة الجزيئية التي انهارت لتكوينها.

عندما يحدث هذا الانكماش، يسخن الغاز. وحتى عندما تتجمع كمية كافية من المادة لتؤدي إلى تكوين نجوم جديدة، فهي عملية بطيئة نوعًا ما، وغالبًا ما تستغرق عشرات الملايين من السنين حتى ينهار النجم الأولي بما يكفي لإشعال الاندماج النووي في نواته. خلال هذه المرحلة، تتشكل هذه النجوم الأولية داخل السدم النجمية الأولية، وهي فئة خاصة بها من الأجسام الممتدة. ومع اشتعال الاندماج داخل نوى هذه الأجسام وتطورها إلى نجوم مكتملة النمو، تتطور الأقراص المحيطة بهذه النجوم أيضًا: من أقراص حول النجوم (أقراص حول النجوم) إلى أقراص كوكبية أولية (أقراص تتشكل فيها الكواكب داخلها) إلى أقراص حطام (أقراص من المواد الغبارية التي تستمر حتى بعد توقف تكوين الكواكب). كل هذه أمثلة أخرى على السدم والمناطق السديمية.

عندما يحرق النجم وقود الهيدروجين في نواته، فإنه يبدأ في النهاية في النفاد. عندما يحدث هذا، ينكمش قلب النجم، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته ونموه. في النهاية، ينفد وقود الهيدروجين في قلب النجم المركزي بالكامل، تاركًا فقط "قشرة" من اندماج الهيدروجين حول مركز النجم. عندما ينكمش الجزء المركزي من النجم ويسخن، تنتفخ الطبقات الخارجية للنجم. عندما يسخن القلب المركزي بدرجة كافية لبدء اندماج الهيليوم، تبدأ الطبقات الخارجية للنجم في القذف، أو "النفخ" برفق في الوسط بين النجمي المحيط بالنجم. مع استمرار اندماج الهيليوم، يتم قذف كميات أكبر من الكتلة، حيث تستمر في "التعليق" في البيئة المحيطة بالنجم.

بمرور الوقت، يبدأ النجم المركزي الساطع بإضاءة المقذوفات، مُكوّنًا جسمًا ممتدًا يُعرف باسم سديم ما قبل الكواكب. (لا يزال بعض علماء الفلك القدامى يُطلقون عليه اسم سديم كوكبي أولي، لكن هذا المصطلح قد تلاشى في العقود الأخيرة، لتجنب الخلط مع ظاهرة القرص الكوكبي الأولي الموصوفة سابقًا). ثم، عندما يصل النجم إلى نهاية دورة حياته الحقيقية، تُطرد الطبقات الخارجية المتبقية تمامًا، ثم ترتفع حرارتها لتصبح متأينة بينما ينكمش الجزء المركزي المتبقي من النواة ليتحول إلى قزم أبيض ساخن. عندها، تتشكل سديم كوكبي حقيقي: وهي المرحلة النهائية للنجوم الشبيهة بالشمس، على حد علمنا.

علاوة على ذلك، هناك السدم الناتجة عن الكوارث النجمية، أو الأحداث العنيفة التي تُؤدي إلى تدمير نجم أو بقايا نجمية. على سبيل المثال، عندما يصل نجم ضخم بما يكفي إلى نهاية دورة حياته، فإنه لا ينفث طبقاته الخارجية برفق بينما ينكمش نواته ويسخن. بدلاً من ذلك، عندما ينكمش نواته بعد استنفاد احتياطيات الهيليوم لديه، فإنه يستمر في دمج عناصر أثقل: الكربون إلى نيون، والنيون إلى أكسجين، والأكسجين إلى سيليكون، والسيليكون إلى حديد، على سبيل المثال. عندما يكتمل اندماج السيليكون، ينفجر النواة الداخلية، مما يؤدي إلى تفاعل اندماج جامح للطبقات الخارجية يُطلق حدث مستعر أعظم. في حين أن النواة قد تُغادر نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود، فإن ما تبقى من النجم، والذي يُمثل عادةً 80-90% من إجمالي الكتلة الأولية، يُصبح نوعًا خاصًا به من السديم: بقايا مستعر أعظم.

يمكن أن تُنتج الكوارث النجمية الأخرى أيضًا بقايا نجمية. على سبيل المثال، تحدث الكيلونوفا عند اصطدام نجمين نيوترونيين. لا يقتصر الأمر على إنتاج انفجارات أشعة غاما فحسب، بل يمكن أن تترك بقايا ممتدة غنية بالعناصر الثقيلة، ويُعتقد أنها الآلية السائدة لإنتاج أثقل العناصر الموجودة في الطبيعة. تنتج أحداث الاضطراب المدّي عن تمزق الأجسام الضخمة، مثل النجوم، نتيجة مرورها بالقرب الشديد من ثقب أسود. يمكن لهذه أيضًا أن تُنتج بقايا سديمية ممتدة. وأخيرًا، يمكن أن تُنتج تصادمات الأقزام البيضاء - وهي آلية مختلفة لتكوين المستعرات العظمى - بقايا مستعرات عظمى أيضًا، على الرغم من أنه في هذه الحالة، لا يوجد نجم نيوتروني أو ثقب أسود أو أي نوع من الأجسام النجمية المنهارة المتبقية.

أخيرًا، هناك نوع جديد ومثير من السُدم لم يُعرف به علماء الفلك إلا خلال العقدين الماضيين: سُدم التدفق المتكامل. في حين أن معظم السُدم الموجودة في مجرة درب التبانة ناتجة عن تجمع غازي للمادة، تُضاء أو تُسخن بواسطة مصادر طاقة مُكثفة، سواءً خارجيًا أو داخليًا، فإنها تتصرف كسحب سمحاقية مجرية، حيث تُضاء بواسطة الطاقة المُجتمعة (أي التدفق المتكامل) لجميع نجوم مجرة درب التبانة مجتمعة. هذه السُدم ذات التدفق المتكامل خافتة للغاية؛ فبدلًا من أن تظهر بوضوح عبر التلسكوب، تتطلب (على الأقل) ساعات من الرصد طويل التعريض لتُرصد وتُرى.

مع ذلك، فإن هذه السدم حقيقية تمامًا، إذ كشفت حملات التعريض الطويل أن تركيبها يتكون أساسًا من جزيئات الغبار، وذرات الهيدروجين، وجزيئات أول أكسيد الكربون، إلى جانب مركبات أخرى. ولأسباب غير مفهومة تمامًا بعد، تبرز هذه السدم المتدفقة المتكاملة بشكل خاص بالقرب من القطبين السماويين الشمالي والجنوبي، مع وجود سديم بديع يحيط بنجم الشمال: بولاريس.

على الرغم من تنوع أشكال وألوان ودرجات حرارة وتركيبات السدم، وتنوع مصادرها، إلا أنها تشترك جميعها في شيء واحد: توزيعات ممتدة، ومنتشرة، وغازية (و/أو مغبرة، و/أو متأينة) للمادة. إنها أكثر من مجرد نجوم ومجموعات نجمية؛ إنها أكثر بكثير من مجرد أجسام مدمجة ذاتية الإضاءة. إنها سحب يمكن أن تكون ساخنة أو باردة، محايدة أو متأينة، عاكسة أو ماصة أو حتى مشعة.

واللافت للنظر أنه على الرغم من اختلاف أنواع السدم التي نعرفها، إلا أن هذه القائمة قد لا تكون شاملة. فالعديد من المجرات - وخاصةً في بدايات الكون - تُشكّل النجوم بسرعة كبيرة لدرجة أن المجرة بأكملها تتصرف كسديم انبعاثي: وهي سمة شائعة في مناطق تشكّل النجوم، ويمكن أن تنطبق على المجرة بأكملها خلال حدث انفجار نجمي. تُنتج الثقوب السوداء النشطة غازًا ونفثات وتدفقات، وقد تُعتبر يومًا ما سديمًا بحد ذاتها. ومن المحتمل أن تكون هالات الغاز الموجودة في أقصى أطراف المجرات، أي الوسط المحيط بها، سديمًا بحد ذاتها.

على الرغم من أننا قطعنا شوطًا كبيرًا في فهمنا للكون، فمن المرجح جدًا أن تكون هناك فئات جديدة من الأجسام الممتدة والمنتشرة والضبابية التي تنتظر من يكتشفها.

#عبدالرزاق_دحنون (هاشتاغ)      

---

---

الحوار المتمدن مشروع تطوعي مستقل يسعى لنشر قيم الحرية، العدالة الاجتماعية، والمساواة في العالم العربي. ولضمان استمراره واستقلاليته، يعتمد بشكل كامل على دعمكم. ساهم/ي معنا! بدعمكم بمبلغ 10 دولارات سنويًا أو أكثر حسب إمكانياتكم، تساهمون في استمرار هذا المنبر الحر والمستقل، ليبقى صوتًا قويًا للفكر اليساري والتقدمي، انقر هنا للاطلاع على معلومات التحويل والمشاركة في دعم هذا المشروع.
 

اشترك في قناة ‫«الحوار المتمدن» على اليوتيوب
حوار مع الكاتبة انتصار الميالي حول تعديل قانون الاحوال الشخصية العراقي والضرر على حياة المراة والطفل، اجرت الحوار: بيان بدل	حوار مع الكاتب البحريني هشام عقيل حول الفكر الماركسي والتحديات التي يواجهها اليوم، اجرت الحوار: سوزان امين

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على:

الفيسبوك

التويتر

اليوتيوب

RSS

الانستغرام

لينكدإن

تيلكرام

بنترست

تمبلر

بلوكر

فليبورد

الموبايل

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات