تسجيل الدخول

تسجيل

القرص الغازي

المؤلف:  جيمس بيني

المصدر:  الفيزياء الفلكية مقدمة قصرية جدا

الجزء والصفحة:  ص22

2026-06-29

202

تكشف الملاحظات الخاصة بخط الطول الموجي 21سم للهيدروجين الذري وخطوط الطول الموجي 2٫3مم لأول أكسيد الكربون عن طبقةٍ رقيقة من الغاز حول المستوى الأوسط للمجرَّة. على بُعد نحو أربعة كيلوفراسخ من المركز، يتحرك الغاز بسرعات تقارب سرعة المدار الدائري. يتركز أول أكسيد الكربون في المناطق المركزية أكثر من الهيدروجين الذري، ويكون أكثر تكتلًا. كما يتمركز بشكلٍ أكبر نحو المستوى الأوسط؛ حيث يوجد معظمه ضمن نطاق 40 فرسخًا تقريبًا من المستوى الأوسط، مقارنةً بنحو 100 فرسخ للهيدروجين الذري.

بين الحين والآخر، يتعرض الوسط البينجمي لانفجارٍ هائل. سنصف الأجرام (المستعرات العظمى) التي تسبِّب هذه الانفجارات في الفصل الثالث. ولكننا هنا نتناول الأثر الذي تُحدثه هذه الانفجارات في الغاز بين النجوم.

عندما ينفجر المستعر الأعظم، يقذف كمياتٍ من الغاز تتراوح بين كتلةٍ شمسية وعدة كتلٍ شمسية بسرعات تصل إلى عدة آلاف الكيلومترات في الثانية. تبلغ الطاقة الحركية للغاز المقذوف نحو 10⁴⁴ جول (J). على سبيل المقارنة، خلال حياة الشمس الممتدة ﻟ 4.6 مليار سنة، أشعَّت أقل من 6 × 10⁴³ جول، مما يعني أننا نتحدث عن كميةٍ هائلة من الطاقة.

يصطدم الغاز الأول الذي يقذفه المستعر الأعظم بالغاز المحيط الثابت تقريبًا، مما يضغطه ويُسخِّنه ويدفعه إلى الحركة. بطبيعة الحال، يُبطِّئ كل هذا الجهد الغاز المقذوف؛ ومن ثَم يصدمه من الخلف الغاز الذي قذفه المستعر الأعظم بعد وقتٍ قليل. يتباطأ هذا الغاز الآن، وينضغط، ويسخن. بهذه الطريقة، يتشكل غلافٌ سميك من الغاز الساخن والمضغوط حول المستعر الأعظم ويتوسع. وعلى حوافه الداخلية والخارجية، تحدُّه انقطاعات في سرعة الغاز؛ فمن الخارج يصطدم بالغاز الثابت، ومن الداخل يُبطئ الغاز المتدفق من المستعر الأعظم.

مع تراكم المزيد من الغاز البينجمي في الغلاف، يبرد بفعل التمدد. إذا استمر في التمدد دون اضطراب لفترة طويلة، فستنخفض درجة حرارته في النهاية إلى النقطة التي يبرد فيها بفعل الإشعاع أسرع مما تُسخِّنه الصدمات. كلما كان الغاز المحيط أكثر كثافة، تتحقق هذه الحالة أسرع؛ لأن إضاءة الغلاف تتناسب مع حاصل ضرب كثافته وكتلته.

في الفصل الثالث، سنرى أن النجوم تتكون في مجموعات (عناقيد)؛ لذا فإن المستعرات العظمى التي تميز نهايات حياة النجوم الضخمة تتجمع أيضًا. ومن ثَم، غالبًا ما يحدث انفجار لمستعرٍ أعظمَ ثانٍ في المنطقة ذات الكثافة المنخفضة داخل الغِلاف الآخذ في الاتساع لمستعرٍ أعظمَ سابق. ثم يتمدد الغلاف حول المستعر الأعظم الثاني بسرعة داخل المنطقة المنخفضة الكثافة، ويتحد مع غلاف المستعر الأعظم الآخذ في الاتساع. لدينا الآن «فقاعة مستعرٍ أعظم»، التي قد تجذب مزيدًا من المستعرات العظمى المُحفِّزة مع توسعها. في ذراع الجبار، هناك منطقة ذات تكوينٍ نجمي نشط جدًّا، تتسبَّب الانفجارات المنتظمة للمستعرات العظمى فيها في دفع جدار من الهيدروجين الذري باتجاهنا بسرعة تزيد على 100كم ث^-1، ويُطلق على هذا الجدار اسم «رداء الجبار».

بعض الأغلفة الناتجة عن المستعرات العظمى، التي تحتوي على هيدروجين ذري سريع الحركة، تتجه بعيدًا عن المستوى الأوسط للمجرَّة، مما يدفع الغاز إلى مدار في مجال جاذبية المجرَّة ينقل الغاز بعيدًا عن المستوى. في الواقع، يُوجد نحو 10 في المائة من مخزون المجرَّة من الهيدروجين الذري على بُعد أكثر من كيلوفرسخ من المستوى المَجرِّي. في النهاية، يعود هذا الغاز إلى المستوى؛ لذلك يُقال إن المستعرات العظمى تُشغِّل «نافورة مجرِّية».

عندما يُطلَق مثل هذا اللوح من الغاز البارد في المدار، يصبح الطريق مفتوحًا أمام الغاز المقذوف من المستعر الأعظم للخروج تمامًا من المجرَّة. يكون الغاز ساخنًا جدًّا لدرجة أن الإلكترونات نادرًا ما ترتبط بالأيونات؛ ومن ثَم يتكون من جُسيماتٍ مشحونة حرة. في هذه الحالة، نقول إن الغاز في حالة «بلازما». من المحتمل أن تكون هذه العملية لعبت دورًا مهمًّا طوال عمر المجرَّة؛ حيث يمتلئ الفضاء بين المجرَّات بمخلَّفات المستعرات العظمى.

إذا كانت عمليات تكوين النجوم تتكرر كثيرًا، فستتداخل الفقاعات المجاورة. وعلى الرغم من أن انفجارات المستعرات العظمى يُعتقد أنها تحدث في مجرَّتنا مرة كل نحو 50 عامًا في المتوسط، فإن فقاعات المستعرات العظمى قد تداخلَت بدرجة تجعل معظم الفضاء بين النجوم ممتلئًا بها، مع ضغط الغاز البينجمي الكثيف في المساحات الضيقة بين الفقاعات. يرتبط الضغط(P) والكثافة (n)، ودرجة الحرارة (T) للغاز المثالي بقانون بويل، nT× الثابت P= والضغط الناتج عن الغاز الساخن مساويًا تقريبًا للضغط الناتج عن الغاز البارد؛ لذلك يكون حاصل ضرب nوT للغاز البينجمي ثابتًا تقريبًا، على الرغم من أن   تتغير من 20 كلفن إلى 2 × 10⁶ كلفن.T
تعمل المستعرات العظمى على تسريع الإلكترونات والأيونات إلى طاقاتٍ نسبية . تتدفَّق هذه الجُسيمات على طول خطوط المجال المغناطيسي التي تملأ الفضاء بين النجوم. من وقت لآخر، يصطدم أيون نسبي بنواة غاز بينجمي، مما تنتج عنه أشعة جاما. النسبة التي يحدث بها هذا في أي حجم تتناسب تقريبًا مع كثافة الغاز n لذا فإن شدة انبعاث أشعة جاما هي طريقةٌ قيمة لاستكشاف كثافة الغاز البينجمي.

لقد رأينا أن النجوم لها تأثيرٌ كبير على الغاز البينجمي. الآن دعونا نُلقِ نظرة على طبيعة النجوم وآلية عملها.