Deze afbeelding, genomen met de Hubble-ruimtetelescoop van NASA, toont de geboorte van nieuwe sterren in het oude elliptische sterrenstelsel NGC 4150, ongeveer 44 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd. NASA en het Hubble Heritage-team

Aan de muren in talloze wetenschappelijke klaslokalen over de hele wereld hangen illustraties van ons eigen sterrenstelsel, De melkweg. Je hebt er vast wel eens van gehoord. Maar je wist waarschijnlijk niet dat die posters naar verhouding dikker zijn dan een belangrijk onderdeel van de melkweg zelf.

Klopt. Als een gebakken ei, de Melkweg bestaat uit een centrale uitstulping omgeven door een vlakke, dunne schijf. En als we zeggen "dun, " we bedoelen verbijsterend dun. Zoals natuurkundige en Forbes-correspondent Jillian Scudder aangeeft, de "schijf" van het Melkwegstelsel is ongeveer 100, 000 lichtjaar lang, maar slechts ongeveer 0,6 lichtjaar lang. Dit betekent dat, evenredig, het is 30 keer dunner dan een typisch vel printerpapier.

Astronomen hebben geschat dat er ongeveer 200 miljard sterrenstelsels in het waarneembare heelal zijn. Maar als we andere sterrenstelsels zien afgebeeld in sciencefictionfilms, ze hebben meestal dezelfde basisvorm als de onze. Dit zou een voorbeeld zijn van onze mensgerichte vooroordelen. Hoewel veel van hen op de Melkweg lijken, anderen komen in wild verschillende vormen en vormen.

Hoe sterrenstelsels hun vorm krijgen

Voordat we verder gaan, laten we een stapje terug doen en praten over wat alle sterrenstelsels gemeen hebben. Sterrenstelsels zijn complexe systemen die door de zwaartekracht bij elkaar worden gehouden. Ze bestaan ​​uit gassen, stellaire stof en miljoenen - soms zelfs miljarden - sterren, die worden vergezeld door hun eigen planeten en asteroïdengordels.

Maar overeenkomsten terzijde, elk sterrenstelsel heeft een uniek verhaal te vertellen. De geschiedenis van elk wordt weerspiegeld in zijn vorm. Wetenschappers verdelen sterrenstelsels in een handvol op uiterlijk gebaseerde categorieën. De Melkweg is wat bekend staat als een spiraalstelsel, wat betekent dat het eruit ziet als een brede, afgeplatte schijf met in het midden een lichte uitstulping naar buiten.

Die opstelling is het product van de rotatiesnelheid, tijd en zwaartekracht. Meer leren, we spraken met astrofysicus Raja GuhaThakurta, doctoraat, een professor aan de Universiteit van Californië in Santa Cruz, en autoriteit op het gebied van de studie van hoe sterrenstelsels evolueren. Het is een vakgebied dat uitnodigt tot veel discussie.

"De fysica van hoe deze dingen zich vormen, is niet volledig bekend of vastgesteld, " zegt GuhaThakurta. Niettemin, algemeen wordt aangenomen dat de meeste spiraalstelsels hun leven beginnen als draaiende wolken van gas en stof. De snelheid waarmee ze draaien is van groot belang. Volgens Guha Thakurta, enorm, snel roterende wolken zullen eerder spiraalstelsels worden.

Zwaartekracht probeert deze draaiende te trekken, amorfe lichamen in afgeplatte vlakken. Overuren, de wolken worden gedwongen samen te trekken vanwege de zwaartekracht en energieverlies door wrijving. En vanwege een principe genaamd behoud van impulsmoment, wanneer een draaiend voorwerp samentrekt, het draait sneller. U kunt dit in actie zien op uw plaatselijke ijsbaan. Ervaren schaatsers weten hun draaisnelheid te verhogen door hun armen naar binnen te trekken.

Dus, net als een draaiende klodder pizzadeeg, spiraalstelsels worden gevormd wanneer vormeloze gas-/stofwolken met hoge snelheid plat worden. Dezelfde fysieke krachten beïnvloeden ook het uiterlijk van de puntige "armen" die te zien zijn rond de randen van dergelijke sterrenstelsels.

"De soorten spiraalarmen zijn vrijwel zeker gerelateerd aan de rotatiesnelheid, " zegt GuhaThakurta. Snel roterende systemen hebben meestal een ring van kleine, strakke armen. In tegenstelling tot, degenen die langzamer bewegen, hebben langer, losjes verpakte. Om te begrijpen waarom, GuhaThakurta raadt aan een klein thuisexperiment uit te proberen:"Stel je voor dat je je koffie roert. Doe een klodder room ergens anders dan in het midden. Je zult merken dat de room een ​​spiraalvormig patroon zal vormen, "zegt hij. Dan, roer het brouwsel met een lepel. Als je dat snel doet, de armen van het patroon worden kleiner en strakker.

Melkwegstelsel NGC 4302n (links) en sterrenstelsel NGC 4298 (rechts) zijn voorbeelden van spiraalstelsels zoals onze Melkweg. Ze zien er anders uit op de afbeelding die op 24 april door de Hubble-ruimtetelescoop is gemaakt, 1990 omdat ze op verschillende posities aan de hemel staan. NASA en het Hubble Heritage-team

Het mysterie van de Ardennen

Oke, tijd voor een korte samenvatting. Zo ver, we hebben gesproken over hoe spiraalstelsels zich ontwikkelen en hoe rotatie hun armen vormt. Maar hoe zit het met die uitstulpingen die we eerder noemden? In het centrum van spiraalstelsels, je zult een cluster van zeer oude sterren vinden die rond een centraal punt draaien. Dit is de bult. Terwijl de sterren in de schijf ordelijk bewegen, horizontaal vliegtuig, de sterren waaruit de uitstulping bestaat, gedragen zich als bijen die grillig rond een bijenkorf zwermen. Astronomen proberen nog steeds te achterhalen hoe deze uitstulpingen ontstaan. Sommigen speculeren dat ze zich eerder ontwikkelen dan de rest van een spiraalstelsel, terwijl anderen denken dat het omgekeerde waar is.

Stel je nu een sterrenstelsel voor dat helemaal uitpuilt. Dit ding zou schijfvrij zijn en eruit zien als een reus, ronde bol of een enorme American football. Binnenkant, zijn sterren zouden in alle richtingen om het centrale punt van de melkweg draaien. Gefeliciteerd, je hebt je zojuist een elliptisch sterrenstelsel voorgesteld. GuhaThakurta zegt dat elliptische sterrenstelsels ontstaan ​​wanneer twee spiraalstelsels van vergelijkbare massa samensmelten. (Hoewel hij eraan toevoegt dat dit misschien niet het enige proces is waarmee elliptische sterrenstelsels worden gevormd.)

Overigens, onze eigen Melkweg staat op het punt deel te nemen aan een van deze fusies. Experts voorspellen dat het uiteindelijk zal botsen met het nabijgelegen Andromeda-sterrenstelsel, een proces dat deze twee spiraalstelsels zal reconstrueren tot één elliptisch sterrenstelsel. Het proces zou over 3 miljard jaar moeten beginnen en over nog eens 4 miljard jaar moeten eindigen. Blijkbaar, het is niet iets dat jij of ik zullen blijven zien. Maar ongeacht, wetenschappers hebben al een naam bedacht voor dit toekomstige elliptische sterrenstelsel:ze noemen het "Milkomeda". Iedereen houdt van een goede portmanteau.

Opgemerkt moet worden dat sommige sterrenstelsels geen spiralen of elliptische stelsels zijn. Zogenaamde onregelmatige sterrenstelsels hebben geen uitstulpingen en kunnen in een grote verscheidenheid aan vormen voorkomen. Verder, wetenschappers hebben enkele galactische fusies waargenomen die momenteel aan de gang zijn. Misschien zien ze er leuk uit, ooit goed afgeronde elliptische trainers, maar op dit moment, deze zich ontwikkelende vakbonden lijken ongeorganiseerd en vervormd. Er zijn ook een paar gedocumenteerde voorbeelden van grote spiraalstelsels die kleinere kannibaliseren die te dichtbij zijn gekomen, waarbij het slachtoffer beetje bij beetje langzaam wordt verslonden. Zoals Hannibal Lecter zou kunnen zeggen:passeer de tuinbonen en chianti.

Een bijna galactische botsing tussen NGC 2207 (links) en IC 2163 (rechts) spiraalstelsels vastgelegd door de Hubble Ruimtetelescoop in 2007. Wetenschappers voorspellen dat de Melkweg over ongeveer 3 miljard jaar zal botsen met ons buurstelsel Andromeda. NASA en het Hubble Heritage-team Dat is nu interessant

Het woord "galaxy" is afgeleid van het Griekse woord "gala, " wat "melk" betekent - zoals in "melkweg". De onze heeft een lichtgevende band van sterren die duidelijk zichtbaar is aan de nachtelijke hemel. Voor oude astronomen, dit zag eruit als een strook gemorste melk.