Kijken naar sterrenstelsels

serene spiraal ngc 2841 is een spiraalstelsel op 46 miljoen
mexicaans zijaanzicht De Sombreronevel (m104) in het sterrenbeeld Maagd
lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Grote Beer.
zien we van opzij; het stelsel dankt zijn naam aan de donkere stofband.
Kijktip
Gebruik een grote,
lichtsterke verrekijker
of een lichtsterke telescoop met een vrij lage
vergroting om sterrenstelsels waar te nemen.
het heelal
216
deel 6
Kijken naar sterrenstelsels
H
et Andromedastelsel en de Magelhaense Wolken (zie
pag. 206) zijn de enige drie sterrenstelsels die met
het blote oog zichtbaar zijn, hoewel het onder ideale
waarnemingsomstandigheden ook mogelijk is om m33 (het
Driehoekstelsel) net met het blote oog te zien. Helaas staan
de Magelhaense Wolken voor waarnemers in Europa altijd
onder de horizon.
Met een lichtsterke verrekijker of een kleine amateurtelescoop zijn enkele tientallen sterrenstelsels waarneembaar.
Gebruik bij voorkeur een lichtsterke telescoop, dus met een
relatief korte brandpuntsafstand: sterrenstelsels zijn geen
puntbronnen zoals sterren en hun oppervlaktehelderheid is
vaak laag. Overigens zien de meeste sterrenstelsels er in een
kleine telescoop uit als onbeduidende, wazige lichtvlekjes;
van een eventuele spiraalstructuur is niets te zien.
Het Andromedastelsel met zijn twee elliptische begeleiders
(waarvan m110 al met een kleine telescoop zichtbaar is) en
het Driehoekstelsel zijn beide in het najaar het best waarneembaar. Voor het waarnemen van andere sterrenstelsels
is het voorjaar het seizoen bij uitstek. De Melkweg ligt dan
laag boven de horizon. In de richting van het zenit kijken we
daardoor vrijwel loodrecht op het Melkwegvlak het heelal in,
zodat het zicht op ver verwijderde sterrenstelsels niet wordt
belemmerd. Bovendien kijken we dan in de richting van de
Virgocluster, een gigantische verzameling van sterrenstelsels
op enkele tientallen miljoenen lichtjaren afstand.
Spiralen, draaikolken en sombrero’s
Het helderste sterrenstelsel aan de voorjaarshemel is m81
in het sterrenbeeld Grote Beer, rechtsboven de pan van de
bekende Steelpan. Het is een reusachtig spiraalstelsel op een
afstand van 12 miljoen lichtjaar. Vlak ten noorden ervan staat
het onregelmatige stelsel m82, dat een stuk zwakker is maar
interessant vanwege de enorme stervormingsactiviteit in de
kern. Ten oosten van de ster Mizar bevindt zich ook een helder spiraalstelsel, m101.
Vlak bij de ster Benetnasch (Èta Ursae Majoris), net over de
grens met het sterrenbeeld Jachthonden, ligt het beroemde
Draaikolkstelsel (m51), een spiraalstelsel in bovenaanzicht.
De afstand bedraagt 37 miljoen lichtjaar. Iets helderder is het
compacte stelsel m94, vlak bij de ster Cor Caroli (Alfa Canum
Venaticorum).
Verder naar het zuiden, in het grensgebied van de sterrenbeelden Haar van Berenice en Maagd, zijn met een krachtige
telescoop vele tientallen sterrenstelsels te vinden, die allemaal deel uitmaken van de Virgocluster. De helderste exemplaren zijn het spiraalstelsel m64 en de elliptische stelsels
m49, m87 en m86. Op de grens van de sterrenbeelden Maagd
+ + + Het Draaikolkstelsel (m51) in het sterrenbeeld Jachthonden was de eerste nevel waarin William Parsons in 1845 een
hfdst 17 sterrenstelsels
en Raaf, enkele graden ten westen van
de heldere ster Spica, is het heldere Sombrerostelsel te vinden (m104), een spiraalstelsel in zijaanzicht dat bekend is
vanwege de donkere centrale stofband.
Om die te zien is overigens een grote
telescoop nodig.
Ook het lentesterrenbeeld Leeuw bevat
enkele sterrenstelsels die met een kleine
telescoop al waarneembaar zijn. Het
mooist is het trio m65, m66 en ngc 3628,
tussen de sterren Thèta en Iota Leonis.
Iets verder naar het westen bevindt zich
een ander trio: m95, m96 en m105. De
twee groepen bevinden zich op afstanden van respectievelijk 35 en 38 miljoen
lichtjaar.
217
Enkele heldere sterrenstelsels
Sterrenstelsel
m31 (Andromedastelsel)
m33 (Driehoekstelsel)
m49
m51 (Draaikolkstelsel)
m64 (Black Eye-stelsel)
Sterrenbeeld
Helderheid
Schijnbare
afmetingen
Afstand in
lichtjaar
Driehoek
5,7m
73’ x 45’
3,0 miljoen
Maagd
8,4m
9’ x 7,5’
53 miljoen
Jachthonden
8,4m
11’ x 7’
23 miljoen
Haar van Berenice
8,5m
9,3’ x 5,4’
24 miljoen
m
Andromeda
3,4m
178’ x 63’
2,5 miljoen
m65
Leeuw
9,3
8’ x 1,5’
35 miljoen
m66
Leeuw
8,9m
8’ x 2,5’
36 miljoen
m81
Grote Beer
6,9m
21’ x 10’
12 miljoen
m82
Grote Beer
8,4m
9’ x 4’
12 miljoen
m86
Maagd
8,9m
7,5’ x 5,5’
56 miljoen
m
m87
Maagd
8,6
7’ x 7’
52 miljoen
m94
Jachthonden
8,2m
7’ x 3’
16 miljoen
m95
Leeuw
9,7m
4,4’ x 3,3’
38 miljoen
m96
Leeuw
9,2m
6’ x 4’
34 miljoen
m101 (Pinwheel-stelsel)
Grote Beer
7,9m
22’ x 22’
27 miljoen
m104 (Sombrerostelsel)
Maagd
8,0m
9’ x 4’
32 miljoen
m105
Leeuw
9,3
2’ x 2’
35 miljoen
m110
Andromeda
8,5m
17’ x 10’
2,7 miljoen
Leeuw
9,5m
14’ x 3,6’
35 miljoen
ngc 3628
m
nabije reus m81 in het sterrenbeeld Grote Beer is
een relatief nabijgelegen spiraalstelsel.
spiraalstructuur ontdekte. + + + Sterrenstelsels zijn het best zichtbaar met lichtsterke spiegeltelescopen. + + +
er zij licht Bij de vorming van de eerste sterrenstelsels, hier op een artist’s
impression, ontstonden heldere sterren en kolossale sterrenhopen.
priemende bundels Illustratie van een in stofwolken gehulde
quasar die smalle bundels heet gas de ruimte in schiet.
het heelal
218
deel 6
hfdst 17 sterrenstelsels
219
Ontstaan en evolutie
Actieve sterrenstelsels en quasars
ver het ontstaan van sterrenstelsels is veel minder
bekend dan over het ontstaan van sterren. Overal
in het Melkwegstelsel worden nog steeds grote
aantallen nieuwe sterren geboren (zie pag. 182). De verschillende stadia van het stervormingsproces kunnen dan ook in
detail bestudeerd worden. Maar de meeste sterrenstelsels
zijn miljarden jaren geleden al ontstaan, in de prille jeugd
van het heelal. Om daar getuige van te zijn moeten sterrenkundigen terugkijken in de tijd, door objecten op miljarden
lichtjaren afstand waar te nemen (zie pag. 224).
Eén ding staat vast: sterrenstelsels zijn ontstaan uit gigantische materiewolken, die onder invloed van de eigen
zwaartekracht samentrokken en daarbij steeds sneller ronddraaiden. Die samentrekkende wolken bestonden voor het
overgrote deel uit donkere materie (zie pag. 208), maar ze
bevatten ook veel waterstof- en heliumgas, waaruit al vrij
snel de eerste sterren ontstonden.
Mogelijkerwijs vond de geboorte van spiraalvormige sterrenstelsels in verschillende fasen plaats. Als eerste ontstonden de centrale verdikkingen en de bolvormige sterrenhopen; die bevatten de alleroudste sterren. Ook de uitgestrekte
halo’s van donkere materie werden in dat beginstadium
gevormd. Pas later volgden de sterk afgeplatte schijven,
egin jaren zestig werden mysterieuze ‘radiosterren’
ontdekt waarvan niemand de ware aard kende. In
1963 ontdekte de Nederlands-Amerikaanse astronoom Maarten Schmidt dat het om ver verwijderde objecten
gaat, op afstanden van honderden miljoenen lichtjaren.
Aangezien de ‘radiosterren’ toch vrij helder zijn, moeten ze
onvoorstelbaar veel energie uitstralen. Ze worden quasistellaire objecten of kortweg quasars genoemd.
Quasars zijn de extreem heldere kernen van actieve sterrenstelsels. De enorme energieproductie wordt veroorzaakt
door een superzwaar zwart gat in de kern van het stelsel. Het
zwarte gat zendt zelf natuurlijk geen straling uit, maar het
wordt omgeven door een rondwervelende schijf van extreem
heet gas waaruit voortdurend materie naar binnen wordt
gezogen. Dankzij de aanwezigheid van krachtige magnetische velden wordt een deel van dat gas bovendien met hoge
snelheid de ruimte in geblazen, in twee tegenovergesteld
gerichte bundels.
Kijken we vanaf de aarde toevallig recht in een van die bundels, dan zien we een zeer lichtsterk object dat grote helderheidsvariaties vertoont: een blazar of bl Lac-object (genoemd
naar het prototype bl Lacertae in het sterrenbeeld Hagedis).
Kijken we schuin van boven op het actieve stelsel, dan zien
we een quasar. Ongeveer tien procent van alle quasars zendt
O
waarin de meeste stervorming voorkomt.
De meeste elliptische
sterrenstelsels werden
waarschijnlijk in een veel
later stadium gevormd, bij
de versmelting van twee
spiraalstelsels (zie pag.
222). Overigens vertonen
vrijwel alle grote sterrenstelsels sporen van kannibalisme: ook spiraalstelsels slokken kleine
begeleiders op, waardoor ze in de loop van
miljarden jaren groter en zwaarder worden.
Om de evolutie van sterrenstelsels te bestuderen zijn sterrenkundigen vrijwel volledig
aangewezen op computersimulaties (zie pag.
46). Zo is onder andere ontdekt dat spiraalstelsels tijdelijk een centrale balk kunnen
ontwikkelen en gedurende enkele honderden
miljoenen jaren als balkspiraalstelsel (zie pag.
215) door het leven kunnen gaan.
B
evolutionist De
Amerikaanse
Galex-kunstmaan
(Galaxy Evolution
Explorer) onderzoekt
de evolutie van
sterrenstelsels.
+ + + De allereerste sterren ontstonden waarschijnlijk al 200 miljoen jaar na de oerknal. + + + De dichtstbijzijnde quasar is
radiostraling uit; afhankelijk van de oriëntatie is deze radiostraling afkomstig uit de kern of uit een van de twee bundels.
Kijken we van opzij tegen het actieve stelsel aan, dan zien we
vooral de radiostraling uit de twee bundels en spreken we
van een radiosterrenstelsel.
De meeste actieve sterrenstelsels en quasars bevinden zich
op grote afstand van de aarde, waar we miljarden jaren terugkijken in de tijd (zie pag. 224). Dat betekent dat de stelsels
vooral in de jeugd van het heelal actief waren. Kennelijk raakt
de voedselvoorraad van de superzware zwarte gaten na verloop van tijd uitgeput.
explosief stelsel
Op deze montage
van foto’s op
verschillende
golflengten is te
zien dat het stelsel
m82 wolken van
heet gas uitblaast.
3c273 in het sterrenbeeld Maagd, op ruim twee miljard lichtjaar afstand. Hij heeft een helderheid van magnitude 13. + + +