عنقود المجرات

صورة مركبة لـ BoRG-58 ، وهي مجموعة من 5 مجرات تجمعت معًا بعد 600 مليون سنة فقط من ولادة الكون ^{[ 1 ].}

عنقود المجرات ، أو مجموعة المجرات ، هو بنية تتكون من مئات إلى آلاف المجرات المرتبطة ببعضها البعض بفعل الجاذبية ، ^{[ 1 ]} وتتراوح كتلها النموذجية من10 ¹⁴ إلى_تتراوح كتلتها بين 10 ^و15 كتلة شمسية ( M☉ ). تتكون العناقيد من مجرات وغاز ساخن ومادة مظلمة. ^{[ 2 ]} وهي أكبر التراكيب المعروفة المرتبطة جاذبيًا في الكون . ^{[ 3 ]} كان يُعتقد أنها أكبر التراكيب المعروفة في الكون حتى ثمانينيات القرن العشرين، عندما تم اكتشاف العناقيد العملاقة . ^{[ 4 ]} يُشار إلى التجمعات الصغيرة من المجرات باسم مجموعات المجرات بدلاً من عناقيد المجرات. تشكل مجموعات المجرات وعناقيدها معًا العناقيد العملاقة.

الخصائص الأساسية

تتميز تجمعات المجرات عادةً بالخصائص التالية:

تحتوي هذه المجرات على ما بين 100 إلى 1000 مجرة، وغاز ساخن ينبعث منه أشعة سينية ، وكميات كبيرة من المادة المظلمة . ^{[ 2 ]} ترد التفاصيل في قسم "التركيب".
تبلغ كتلتها الإجمالية من 10^ ¹⁴ إلى 10^ ¹⁵كتلة شمسية .
يتراوح قطرها عادةً من 1 إلى 5 ميجا فرسخ فلكي (انظر 10 ²³ م للمقارنة بين المسافات).
يبلغ مدى تباين السرعات للمجرات الفردية حوالي 800-1000 كم/ث.

تعبير

تتكون عناقيد المجرات من ثلاثة مكونات رئيسية. تشكل المجرات نفسها جزءًا صغيرًا فقط من هذه العناقيد، على الرغم من أنها المكون الوحيد الذي يمكننا رصده في الطيف المرئي . تبلغ درجة حرارة الغاز الساخن في الوسط بين العناقيد (ICM) ذروتها بين 30 و100 مليون درجة مئوية. ^{[ 2 ]} تشكل المادة المظلمة غالبية كتلة عناقيد المجرات، ولكن لا يمكن رصدها بصريًا. ^{[ 4 ]}

عنصر	الكسر الكتلي	وصف
المجرات	1%	في عمليات الرصد البصري، لا يمكن رؤية سوى المجرات
الغاز بين المجرات في الوسط بين العناقيد	9%	البلازما الموجودة بين المجرات ذات درجة حرارة عالية وتُصدر إشعاعًا بالأشعة السينية عن طريق الكبح الحراري
المادة المظلمة	90%	المكون الأكثر ضخامة، لكن لا يمكن رصده بصريًا، ويتم استنتاجه من خلال التفاعلات الجاذبية.

تكوين وتطور التجمعات

مع تشكّل تجمعات المجرات، تنطلق كميات هائلة من الطاقة نتيجةً للموجات الصدمية، وتسخين الغاز، وتفاعلات المجرات. ^{[ 4 ]} يصطدم الغاز بالمواد الموجودة، مما يُولّد موجات صدمية تُسخّنها إلى عشرات الملايين من الدرجات وتُنتج انبعاثات أشعة سينية. ^{[ 6 ]} يخضع تطور المجرات داخل التجمع لتفاعلات بينها، مثل اندماج المجرات ، وتجريد الغاز.

تصنيف

توجد العديد من أنظمة تصنيف تجمعات المجرات، والتي تعتمد على خصائص مثل تناظر الشكل، ولمعان الأشعة السينية ، ونوع المجرة السائد. ^{[ 7 ]} يصنف تصنيف باوتز -مورغان التجمعات إلى ثلاثة أنواع: الأول والثاني والثالث، بناءً على السطوع النسبي لمجراتها - النوع الأول ذو التباين الأكبر، والنوع الثالث ذو التباين الأقل. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

كأدوات قياس

الانزياح الأحمر الجاذبي

استخدم راديك فويتاك، من معهد نيلز بور بجامعة كوبنهاغن، تجمعات المجرات لاختبار تنبؤات النسبية العامة ، وتحديدًا فقدان الطاقة الناتج عن الضوء المنفلت من مجال الجاذبية. من المفترض أن تفقد الفوتونات المنبعثة من مركز تجمع المجرات طاقةً أكبر من تلك القادمة من حافته، نظرًا لقوة الجاذبية في المركز. يتميز الضوء المنبعث من مركز التجمع بطول موجي أطول من الضوء القادم من حافته، ويُعرف هذا التأثير بالانزياح الأحمر التثاقلي . وباستخدام البيانات التي جُمعت من 8000 تجمع مجري، تمكن فويتاك من دراسة خصائص الانزياح الأحمر التثاقلي لتوزيع المجرات في التجمعات. ووجد أن الضوء المنبعث من التجمعات ينزاح نحو الأحمر بما يتناسب مع المسافة من مركز التجمع، كما تنبأت به النسبية العامة. تدعم هذه النتيجة بقوة نموذج لامدا للمادة المظلمة الباردة للكون، والذي ينص على أن معظم الكون يتكون من مادة مظلمة لا تتفاعل مع المادة. ^{[ 10 ]}

عدسة الجاذبية

تُستخدم تجمعات المجرات أيضًا نظرًا لجاذبيتها الهائلة كعدسات جاذبية لتعزيز مدى التلسكوبات. ^{[ 11 ]} تسمح عدسة الجاذبية التي توفرها هذه التجمعات برصد المجرات البعيدة في مراحلها المبكرة التي يتعذر رصدها لولاها. ^{[ 12 ]} يحدث تشوه جاذبي في نسيج الزمكان بالقرب من تجمعات المجرات الضخمة، مما يؤدي إلى انحناء مسار الفوتونات وتكوين عدسة مكبرة كونية. يمكن تحقيق ذلك باستخدام فوتونات ذات أطوال موجية مختلفة، من الطيف المرئي إلى نطاق الأشعة السينية. يُعدّ الأخير أكثر صعوبة، لأن تجمعات المجرات تُصدر كميات كبيرة من الأشعة السينية. ^{[ 13 ]} مع ذلك، يمكن رصد انبعاثات الأشعة السينية عند دمج بيانات الأشعة السينية مع البيانات المرئية. ومن الأمثلة على ذلك استخدام تجمع مجرات فينيكس لرصد مجرة قزمة في مراحلها المبكرة عالية الطاقة من تكوين النجوم. ^{[ 14 ]}

تجمعات مجرية بارزة

تشمل التجمعات المجرية البارزة في الكون القريب نسبيًا عنقود العذراء ، وعنقود فورناكس ، وعنقود هرقل ، وعنقود كوما . ويُعدّ تجمعٌ ضخمٌ جدًا من المجرات يُعرف باسم الجاذب العظيم ، والذي يهيمن عليه عنقود نورما ، ضخمًا بما يكفي للتأثير على التوسع المحلي للكون . أما في الكون البعيد ذي الانزياح الأحمر العالي، فتشمل التجمعات المجرية البارزة SPT-CL J0546-5345 و SPT-CL J2106-5844 ، وهما أضخم التجمعات المجرية التي عُثر عليها في الكون المبكر. وفي العقود القليلة الماضية، تبيّن أيضًا أنهما موقعان مهمان لتسارع الجسيمات، وهي سمة اكتُشفت من خلال رصد الانبعاثات الراديوية المنتشرة غير الحرارية، مثل الهالات الراديوية والبقايا الراديوية . وباستخدام مرصد تشاندرا للأشعة السينية ، رُصدت أيضًا هياكل مثل الجبهات الباردة والموجات الصدمية في العديد من التجمعات المجرية.


تَجَمَّع	ملحوظات
مجموعة برج العذراء	أقرب عنقود مجري ضخم
مجموعة نورما	المجموعة في قلب الجاذب العظيم
مجموعة رصاصات	اندماج عنقودي مع أول فصل مُلاحَظ بين المادة المظلمة والمادة العادية
هذه قائمة ببعض أبرز المجموعات؛ لمزيد من المجموعات، راجع مقالة القائمة.

في الكون المبكر

Combined observational data from the James Webb Space Telescope and the Chandra X-ray Observatory for a precursor galaxy cluster or protocluster, JADES-ID1, suggest that the universe expanded and was forming galaxy clusters very early on in the evolution of the universe.^[15]^[16]^[17]

Gallery

Left: Image by the Hubble Space Telescope (2017) Right: Image by the James Webb Space Telescope (2022)^[18]

Deep Field – Galaxy cluster SMACS J0723.3-7327.^[19]^[20]^[21]^[22]^[23]^[24]

Abell 2744 galaxy cluster – extremely distant galaxies revealed by gravitational lensing (16 October 2014).^[25]^[26]

Images

Galaxy cluster SPT-CL J0615-5746.^[27]
Galaxy cluster RXC J0232.2-4420.^[28]
Galaxy cluster RXC J0032.1+1808 as part of the RELICS program.^[29]
Massive galaxy cluster PSZ2 G138.61-10.84 is about six billion light-years away.^[30]
HAWK-I and Hubble explore RCS2 J2327 cluster with the mass of two quadrillion Suns.^[31]
Abell 2537 is useful in probing cosmic phenomena like dark matter and dark energy.^[32]
Abell 1300 acts like a lens, bending the very fabric of space around it.^[33]
Galaxy cluster WHL J24.3324-8.477.^[34]
Background galaxy has been gravitationally lensed by the intervening galaxy cluster.^[35]
"Smiley" image – galaxy cluster (SDSS J1038+4849) & gravitational lensing (an Einstein ring) (HST).^[36]
Galaxy cluster SpARCS1049 taken by Spitzer and the Hubble Space Telescope.^[37]
Galaxy cluster MOO J1142+1527 discovered by the MaDCoWS survey
عنقود المجرات أبيل 2744 (تلسكوب هابل الفضائي ). ^{[ 25 ]}
تكبير الكون البعيد من خلال MACS J0454.1-0300 . ^{[ 38 ]}
قد تمنع الاضطرابات تجمعات المجرات من التبريد؛ موضح: تجمع برساوس وتجمع العذراء ( أشعة تشاندرا السينية ).
صورة MACS0416.1-2403 بواسطة تلسكوب هابل الفضائي
صورة عنقود المجرات أبيل 2813 (المعروف أيضًا باسم ACO 2813) من تلسكوب هابل الفضائي التابع لوكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية
مجموعة متنوعة من المجرات - عنقود المجرات ACO S 295
توهج عدسة كونية
رصد تلسكوب هابل ثلاث صور لمستعر أعظم بعيد
مجموعة مجرية ضخمة تسمى WHL0137-08
مجموعة مجرات تُعرف باسم "إل غوردو"
رصد من تلسكوب جيمس ويب الفضائي لمجموعة المجرات الضخمة RX J2129. ^{[ 39 ]}