المجرة الحلزونية هي تنصيف يعود إلى إحدى الأصناف الثلاثة الرئيسية التي وصفت من قبل إدوين هابل، وهي التي لها أذرع تلتف بشكل لولبي نحو الخارج انطلاقا من انتفاخ مركزي، فهي تتخذ شكل قرص دائري مسطح يحتوي على النجوم والغاز والغبار، وتتركز النجوم في المركز الذي يعرف بالنتوء أو الانتفاخ محاط بهالة من النجوم أضعف لمعانا من المركز، والعديد من تلك النجوم تستقر في عناقيد نجوم كروية.
وقد جاءت هذه التسمية من شكل المجرة - والتي تحتوي على ذراعين في غالبتها - الذي يظهر بشكل ملولب يمتد من المركز مكونا شكلا كالقرص. وتعتبر الأذرع الحلزونية مواقع لتشكل النجوم وهو المع من القرص المحيط بسبب النجوم الحارة الفتية التي تسكنها.
وتعتبر المجرات الحلزونية أكثر المجرات انتشاراً في الكون حيث تصل نسبتها إلى الثلثين، فهذا الصنف إضافة إلى المجرات الشاذة تكون حوالي 60 % من مجرات الكون المنظور، ولكنهم في الغالب يتواجدوا في المناطق المنخفضة الكثافة ونادر ما يتجمعون في مراكز تجمعات وعناقيد المجرات.
فرضيات الشكل الحلزوني
توجد فرضيات لتفسير الشكل الحلزوني الذي تتخذه المجرة
- يفسر الشكل الحلزوني بأن دوران قرص مجرة حلزونية حول محوره يؤدي إلى قوة مركزية توازن الجذب الثقالي حيث ان مركز المجرة يدور بسرعة أكبر من طرفها، مما يؤدي إلى تحول البنية الدائرية إلى بنية حلزونية.
- كما هو معروف أن النجوم تنتقل في مدارات إهليليجية تقريبا وتتفاوت من نجم إلى أخر بتناسق مع المسافة المتزايدة من مركز المجرة. مما يجعل المدارات الإهليليجية تقترب سويا في بعض المناطق لإعطاء شكلا للأذرع. وحيث أن النجوم لا تستقر في نفس موقعها الذي نراها فيها إلى الأبد، وكذلك هم أيضا لا يتبعون الأذرع في مدارتها، فيتضح من ذلك أن الأذرع تمر من خلال النجوم التي تنتقل في مدارتها.
- حيث أن السرعة الزاوية لدوران القرص المجري متغير حسب المسافة من مركز المجرة، يصبح الذراع مقوسا بسرعة بينما تدور المجرة حول محورها. وبعد بضعة دورات، يتقوس الذراع على نحو متزايد ويلتف بشدة حول المجرة. وتبدو الأذرع بشكل ألمع بسبب تواجد نجوم جديدة أكثر ونجوم هائلة ولامعة أكثر، وتموت هذه النجوم اللامعة الهائلة بسرعة أيضا، والتي تترك خلفية قاتمة من مواد نجمية من غاز وغبار وراء موجات عالية الكثافة، مما يجعل تلك الموجات مرئية.
ويجب الاخذ في الاعتبار انه ليس من الضروري أن تتعارض تلك الفرضيات المختلفة، حيث من الممكن انهم يفسرون أنواع مختلفة من الأذرع الحلزونية.
الأذرع الحلزونية وتشكل نجوم جديدة
هناك فرضيتان أو نموذجان للتركيب الحلزوني وتشكل النجوم فيه بكثرة:
1 تشكل النجوم بسبب كثافة الموجات في القرص المجري.
تقترح تلك الفرضية بأن الأذرع تمثل مناطق ذات موجات عالية الكثافة والتي تدور أبطئ من النجوم والغاز في المجرة. فبينما يدخل الغاز موجة كثيفة، يتعرض لضغط شديد مكونا نجوم جديدة، والبعض منها تكون نجوم زرقاء قصيرة الأجل والتي تسبب في ضياء الأذرع.
2 تشكل النجوم بسبب موجات إهتزاز في الوسط بين النجوم.
تقترح هذه الفرضية بأن النجوم تتوالد عن طريق تأثير موجات الإهتزاز الناتجة عن الرياح النجمية وإنفجارات النجوم المستعرة - سوبرنوفا supernovae- والذي يشكلان الوسط بين النجوم.
تصنيفات المجرات الحلزونية
هناك تصنيفات مختلفة للمجرات الحلزونية تميز تراكيب الاذرع، فعلى سبيل المثال Sc ومجرات SBc لها اذرع مفككة جدا، بينما Sa ومجرات SBa الاذرع ملتفة بإحكام. بسبب أن الاذرع الحلزونية تحتوي على عدد كبير من النجوم الزرقاء الفتية (بسبب الكثافة العالية والمعدل العالي لتشكل النجوم)، التي تجعل الأذرع بارزة ومميزة جدا.
المجرات العمودية الحلزونية
هي مجرة حلزونية بها تركيب على هيئة عمود أو قضيب مركزي مؤلف من نجوم يحيط بمركز المجرة بشكل عمود مستطال يمتد من النتوء أو الانتفاخ المركزي وينتهي عند بداية الاذرع. ولتلك الأعمدة تأثير على حركة النجوم والغاز بين النجوم ويمكن أن تؤثر على الأذرع الحلزونية للمجرة أيضا.
ويعتقد أن سبب تكون العمود أو القضيب هو نتيجة عن الموجات الكثيفة الصادرة من مركز المجرة، والذي يكون له تأثير على شكل مدارات النجوم الداخلية، وبمرور الوقت فإن التأثير يدفع مدارات النجوم إلى الخارج، والتي تعمل على تكون هذا التركيب، وسبب أخر محتمل لتكون العمود هو تأثيرات الجذب بين المجرات.
الفرضية الحالية لاهمية العمود أو القضيب في المجرة الحلزونية أنها تعتبر مكانا لتغذية عملية تشكل النجوم، فيعتقد العلماء ان العمود يعمل بآلية التي تعمل على تحول الغاز من الأذرع الحلزونية إلى الداخل خلال الدوران المداري، لتفعيل تدفق الغاز لتوالد النجوم الجديدة، هذه العملية يعتقد بأنه تفسر أيضا سبب نشاط نواة العديد من المجرات الحلزونية ذات الاعمدة.
وقد أيدت الدراسات الأخيرة فكرة أن الاعمدة أو القضبان هي إشارة إلى أن المجرة قد وصلت إلى مرحلة شبابها وفي منتصف عمرها تقريبا. وتقدر دورة تطور المجرة الحلزونية العادية إلى المجرة الحلزونية ذات عمود تأخذ معدل حوالي بليونين سنة. ويعتقد العلماء بأن الأعمدة هي ظاهرة مؤقتة خلال حياة المجرة الحلزونية، ومع بمرور الوقت يتلاشى تركيب العمود، محولا المجرة من حلزونية بقضيب إلى نمط حلزوني عادي.
وقد أكتشف العلماء أن 20 % من المجرات الحلزونية في الماضي البعيد قد إمتلكت عمودا أو قضيبا في فترة من فترات عمرها، بالمقارنة مع 70 % تقريبا من نظرائها الأحدث تقريبا.
ويعتبر أكثر من نصف المجرات الحلزونية تحتوي على ذلك العمود أو القضيب. وفي التسعينيات من القرن الماضي تم التأكد من أن مجرتنا درب التبانة تحتوي على الشكل -القضيب- على الرغم من أنه صعب الملاحظة بسبب موقعنا في المجرة، ولكن المنظار الفضائي سبيتزر Spitzer قد تمكن من إيجاد دلائل على وجوده من المسح الذي قام به لنجوم مركز المجرة.
إصطفاف محور المجرة مع الفراغات الكونية
تقترح النتائج الأخيرة بأن توجه محور المجرات الحلزونية ليس عشوائي، ولكنهم يصطفون بشكل منظم ومرتب تجاه الفراغات الكونية، فالمجرات تميل إلى أن تكون في مواجهة الفراغات بزاوية محددة من الميل نسبة إلى التركيب الواسع للمنطقة المحيطة بهم (وقد تم وصفهم كتراص حبات الخرز في خيط)، بمحور دوران يتبع الشعيرات حول حافة الفراغات.
