science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Wat zijn Magelhaense wolken?

De nachtelijke hemel boven de Deense 1,54-meter telescoop van de ESO-sterrenwacht op La Silla. De Magelhaense Wolken zijn zichtbaar rechts van de centrale balk van de Melkweg. Krediet:ESO/Z. Bardon

Sinds de oudheid, mensen hebben naar de nachtelijke hemel gestaard en waren verbaasd over de hemellichamen die ernaar terugkeken. Terwijl men ooit dacht dat deze objecten goddelijk van aard waren, en later aangezien voor kometen of andere astrologische verschijnselen, voortdurende observatie en verbeteringen in instrumentatie hebben ertoe geleid dat deze objecten zijn geïdentificeerd voor wat ze zijn.

Bijvoorbeeld, er zijn de Kleine en Grote Magelhaense Wolken, twee grote wolken van sterren en gas die op het zuidelijk halfrond met het blote oog te zien zijn. Gelegen op een afstand van 200, 000 en 160, 000 lichtjaar van het Melkwegstelsel (respectievelijk), de ware aard van deze objecten is pas ongeveer een eeuw begrepen. En toch, deze objecten hebben nog steeds een aantal mysteries die nog moeten worden opgelost.

Kenmerken:

De Grote Magelhaense Wolk (LMC) en de naburige Kleine Magelhaense Wolk (SMC) zijn sterrengebieden die om onze melkweg draaien, en zien er opvallend uit als losse delen van de Melkweg. Hoewel ze aan de nachtelijke hemel 21 graden van elkaar verwijderd zijn - ongeveer 42 keer de breedte van de volle maan - is hun werkelijke afstand ongeveer 75, 000 lichtjaar van elkaar.

De Grote Magelhaense Wolk bevindt zich ongeveer 160, 000 lichtjaar van de Melkweg, in het sterrenbeeld Dorado. Dit maakt het het derde sterrenstelsel dat het dichtst bij ons staat, achter de Sagittarius Dwarf en Canis Major Dwarf sterrenstelsels. In de tussentijd, de Kleine Magelhaense Wolk bevindt zich in het sterrenbeeld Tucana, ongeveer 200, 000 lichtjaar verwijderd.

Ultraviolet beeld van de Grote Magelhaense Wolk van Swift's Ultraviolet/Optical Telescope. Krediet:NASA/Swift/S. Immler (Goddard) en M. Siegel (Penn State)

De LMC is ongeveer twee keer de diameter van de SMC, meten zo'n 14, 000 lichtjaar in doorsnede vs. 7, 000 lichtjaar (vergeleken met 100, 000 lichtjaar voor de Melkweg). Dit maakt het het 4e grootste sterrenstelsel in onze Lokale Groep van sterrenstelsels, na de Melkweg, Andromeda en het Driehoekstelsel. De LMC is ongeveer 10 miljard keer zo massief als onze zon (ongeveer een tiende van de massa van de Melkweg), terwijl de SMC gelijk staat aan ongeveer 7 miljard zonnemassa's.

Qua structuur, astronomen hebben de LMC geclassificeerd als een onregelmatig type sterrenstelsel, maar het heeft wel een zeer prominente bar in het midden. Ergo, het is mogelijk dat het een balkspiraal was vóór zijn zwaartekrachtinteracties met de Melkweg. De SMC bevat ook een centrale staafstructuur en er wordt gespeculeerd dat het ook ooit een balkspiraalstelsel was dat door de Melkweg werd verstoord om enigszins onregelmatig te worden.

Afgezien van hun verschillende structuur en lagere massa, ze verschillen op twee belangrijke manieren van onze melkweg. Eerst, ze zijn gasrijk - wat betekent dat een groter deel van hun massa waterstof en helium is - en ze hebben een slechte metalliciteit, (wat betekent dat hun sterren minder metaalrijk zijn dan die van de Melkweg). Beiden bezitten nevels en jonge stellaire populaties, maar zijn samengesteld uit sterren die variëren van heel jong tot heel oud.

In feite, deze overvloed aan gas zorgt ervoor dat de Magelhaense Wolken nieuwe sterren kunnen creëren, waarvan sommige slechts een paar honderd miljoen jaar oud zijn. Dit geldt met name voor de LMC, die in grote hoeveelheden nieuwe sterren voortbrengt. Een goed voorbeeld hiervan is de gloeiend-rode Tarantulanevel, een gigantisch stervormingsgebied dat 160, 000 lichtjaar van de aarde.

De Kleine Magelhaense Wolk zoals gezien door Swift's Ultraviolet/Optical Telescope. Deze compositie van 656 afzonderlijke foto's heeft een cumulatieve belichtingstijd van 1,8 dagen. Krediet:NASA/Swift/S. Immler (Goddard) en M. Siegel (Penn State)

Astronomen schatten dat de Magelhaense Wolken ongeveer 13 miljard jaar geleden werden gevormd, rond dezelfde tijd als de Melkweg. Er wordt ook al enige tijd aangenomen dat de Magelhaense Wolken in een baan om de Melkweg cirkelen op korte afstand van hun huidige afstanden. Echter, observationeel en theoretisch bewijs suggereert dat de wolken sterk zijn vervormd door getijdeninteracties met de Melkweg terwijl ze er dichtbij komen.

Dit geeft aan dat ze waarschijnlijk niet vaak zo dicht bij de Melkweg zijn gekomen als nu. Bijvoorbeeld, metingen uitgevoerd met de Hubble-ruimtetelescoop in 2006 suggereerden dat de Magelhaense Wolken mogelijk te snel bewegen om op lange termijn metgezellen van de Melkweg te zijn. In feite, hun excentrieke banen rond de Melkweg lijken erop te wijzen dat ze sinds het begin van het universum slechts één keer in de buurt van onze melkweg zijn gekomen.

Dit werd in 2010 gevolgd door een studie die aangaf dat de Magelhaense Wolken mogelijk wolken zijn die in het verleden waarschijnlijk uit het Andromedastelsel zijn verdreven. De interacties tussen de Magelhaense Wolken en de Melkweg blijkt uit hun structuur en de stromen van neutrale waterstof die hen verbindt. Hun zwaartekracht heeft ook de Melkweg beïnvloed, de buitenste delen van de galactische schijf vervormen.

De Kleine en Grote Magelhaense Wolken zichtbaar boven het Paranal Observatorium in Chili. Krediet:ESO/J. Colosimo

Geschiedenis van observatie:

Op het zuidelijk halfrond, de Magelhaense wolken maakten deel uit van de overlevering en mythologie van de inheemse bewoners, waaronder de Australische Aboriginals, de Maori van Nieuw-Zeeland, en het Polynesische volk van de Stille Zuidzee. De laatstgenoemde, ze dienden als belangrijke navigatiemarkeringen, terwijl de Maori ze gebruikten als voorspellers van de wind.

Terwijl de studie Magellanic Clouds dateert uit het 1e millennium BCE, het oudste bewaard gebleven record is afkomstig van de 10e-eeuwse Perzische astronoom Al Sufi. In zijn 964 verhandeling, Boek met vaste sterren, hij noemde de LMC al-Bakr ("de schapen") "van de zuidelijke Arabieren". Hij merkte ook op dat de wolk niet zichtbaar is vanuit het noorden van Arabië of Bagdad, maar was te zien op het zuidelijkste puntje van het Arabisch Schiereiland.

Tegen het einde van de 15e eeuw, Er wordt aangenomen dat Europeanen de Magelhaense Wolken hebben leren kennen dankzij verkennings- en handelsmissies die hen ten zuiden van de evenaar brachten. Bijvoorbeeld, Portugese en Nederlandse zeelieden leerden ze kennen als de Kaapse Wolken, omdat ze alleen konden worden bekeken tijdens het zeilen rond Kaap Hoorn (Zuid-Amerika) en Kaap de Goede Hoop (Zuid-Afrika).

Panoramisch zicht op de Grote en Kleine Magelhaense Wolken boven ESO's VLT-observatieplaats in Chili. Krediet:ESO/Y. Beletsky

Tijdens de omvaart van de aarde door Ferdinand Magellan (1519-1522), de Magelhaense Wolken werden door de Venetiaan Antonio Pigafetta (de kroniekschrijver van Magellan) beschreven als vage clusters van sterren. in 1603, De Duitse hemelcartograaf Johann Bayer publiceerde zijn hemelatlas Uranometria, waar hij de kleinere wolk "Nebecula Minor" noemde (Latijn voor "Little Cloud").

Tussen 1834 en 1838, De Engelse astronoom John Herschel deed onderzoek naar de zuidelijke hemel vanaf de Royal Observatory bij Kaap de Goede Hoop. Tijdens het observeren van de SMC, hij beschreef het als een bewolkte massa van licht met een ovale vorm en een helder centrum, en catalogiseerde een concentratie van 37 nevels en clusters erin.

in 1891, het Harvard College Observatory opende een observatiestation in het zuiden van Peru. Van 1893-1906, astronomen gebruikten de 61 cm (24 inch) telescoop van het observatorium om de LMC en SMC te onderzoeken en te fotograferen. Een van die astronomen was Henriette Swan Leavitt, die het observatorium gebruikte om Cephied Variable-sterren in de SMC te ontdekken.

Haar bevindingen werden in 1908 gepubliceerd in een studie met de titel "1777 variabelen in de Magelhaense Wolken", waarin ze het verband liet zien tussen de variabiliteitsperiode van deze ster en de helderheid - wat een zeer betrouwbaar middel werd om afstand te bepalen. Hierdoor kon de SMC-afstand worden bepaald, en werd de standaardmethode voor het meten van de afstand tot andere sterrenstelsels in de komende decennia.

Hubble-afbeelding van veranderlijke ster RS ​​Puppis, een Cepheïde-variabele in het Melkwegstelsel. Krediet:NASA/ESA/Hubble Heritage Team

Zoals al opgemerkt, in 2006, metingen gedaan met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop werden aangekondigd die suggereerden dat de Grote en Kleine Magelhaense Wolken mogelijk te snel bewegen om in een baan om de Melkweg te draaien. Dit heeft geleid tot de theorie dat ze in een ander sterrenstelsel zijn ontstaan, hoogstwaarschijnlijk Andromeda, en werden eruit gegooid tijdens een galactische fusie.

Gezien hun samenstelling, deze wolken - vooral de LMC - zullen nog een tijdje nieuwe sterren blijven maken. En eventueel, miljoenen jaren vanaf nu, deze wolken kunnen samensmelten met ons eigen Melkwegstelsel. Of, ze zouden om ons heen kunnen blijven draaien, dichtbij genoeg komen om waterstof op te zuigen en hun stervormingsproces gaande te houden.

Maar over een paar miljard jaar wanneer de Andromeda Galaxy in botsing komt met de onze, ze kunnen merken dat ze geen andere keuze hebben dan samen te smelten met de gigantische melkweg die het gevolg is. Je zou kunnen zeggen dat Andromeda er spijt van heeft ze uit te spugen, en komt ze ophalen!