Sterrenstelsels
Zoveel sterrenstelsels in het heelal, maar wat zijn ze? Wat is de melkweg? Je komt het hier allemaal te weten!
Als we op een donkere nacht boven ons heen kijken, zien we ongeveer in het centrum van de nachtelijke hemel een band waarin de sterren zeer dicht bij elkaar staan. Deze strook kennen we beter als de "Melkweg". Dit is het sterrenstelsel waar wij deel van uitmaken. Sterrenstelsels zijn dus gebieden met grote verzamelingen sterren en deze hebben vrijwel allemaal een spiraal-, schijf- of bolvormige structuur. In deze stelsels bevinden zich niet enkel miljoenen sterren maar ondermeer ook gas, stof en donkere materie. Al deze sterren, stof en materie worden mooi bij elkaar gehouden door een eigen zwaartekracht. Net zoals sterren komen sterrenstelsels vrijwel zelden alleen voor. De meeste bevinden zich in groepen die bestaan uit verschillende stelsels die we ook wel "clusters" noemen. Onze zon draait, samen met vele andere sterren, om het centrum van ons sterrenstelsel. De groep waarin ons sterrenstelsel zich in bevindt heet de "Lokale Groep". De diameter van sterrenstelsels kan variëren van enkele duizenden tot enkele honderdduizenden lichtjaren en deze bevinden zich meestal op enkele miljoenen lichtjaren van elkaar. Volgens bepaalde schattingen zouden er in het universum 100 miljard sterrenstelsels bestaan en in sommige van hen zou er zich in het centrum een enorm zwaar zwart gat bevinden.
Edwin Hubble (1889 – 1953) was één van de grootste astronomen ooit. Hij werd niet enkel bekend door zijn Hubble-constante maar hij was ook de man die in 1923 kon bewijzen dat vreemde spiraalnevels eigenlijk sterrenstelsels zijn. Hubble fotografeerde als eerste enkele sterrenstelsels vanop de Mount Wilson sterrenwacht in Californië. Op deze manier kon hij voor het eerst de structuur waarnemen van deze objecten. Doordat hun vorm zichtbaar werd, begon hij tal van sterrenstelsels op te delen in drie categorieën omdat bij de meeste stelsels telkens drie vormen goed zichtbaar waren. Later ontdekte Edwin Hubble ook nog dat enkele van zijn categorieën nog eens konden opgesplitst worden doordat hij sterrenstelsels had waargenomen die meer lensvormig waren of in het centrum een balk hadden.
De Melkweg is het sterrenstelsel waarin ons zonnestelsel zich bevindt. Vanaf de Aarde is deze te zien als een band die van de ene kant van de nachtelijke hemel naar de andere kant loopt. Ons sterrenstelsel is een spiraalstelsel van middelmatige grootte waarin zich tussen de 200 en 400 miljard sterren in bevinden. Naast al deze sterren bevinden er zich ook gaswolken in dit sterrenstelsel. Astronomen vermoeden dat er zich in het midden een zwart gat bevindt. De kennis die we over de Melkweg hebben, is nog vrij recent. Dit komt omdat wetenschappers er lang over gedaan hebben, doordat we er ons middenin bevinden, om de structuur van ons sterrenstelsel te achterhalen.
Ongeveer 40% van alle sterrenstelsels hebben een elliptische vorm (bolvormig of lensvormig) en beschikken over een zeer heldere kern. In deze elliptische sterrenstelsels bevinden zich vooral oudere sterren omdat er zich te weinig gas in bevindt voor het ontstaan van nieuwe sterren. De helderheid van deze stelsels neemt naar de rand toe meer af. Elliptische sterrenstelsels zijn eveneens de grootste uit ons heelal. Sommige hebben zelfs een diameter van 500 000 lichtjaar en zijn daarmee 100 keer zo groot als ons eigen melkwegstelsel. De reden waarom deze zo groot zijn, is omdat ze ontstaan zijn uit het samensmelten van kleinere sterrenstelsels. De meest heldere sterren in dergelijke sterrenstelsels zijn zogenaamde "rode reuzen" die 100 maal meer licht afgeven dan onze eigen ster; de zon. De sterren in een elliptisch sterrenstelsel bewegen zich ongeordend doorheen het stelsel.
Seyfertsterrenstelsels zijn sterrenstelsels met een uitzonderlijk kleine en heldere kern. Deze kernen hebben een zeer kenmerkend emissiespectrum. Dit is heel vreemd want normaal zou een kern van een sterrenstelsel samengesteld moeten zijn uit het spectrum van alle sterren die er zich in bevinden. In 1943 ontdekte de Amerikaanse astronoom Carl Seyfert dat de oorsprong van deze kenmerkende emissiespectra wellicht aan het gas ligt dat zich in de kern van deze sterrenstelsels bevindt en dat dit gas ook zeer veel energie bezit. Vanwaar deze energie afkomstig is, weet men nog niet 100% zeker maar wellicht wordt dit opgewekt doordat het gas zich met een hoge snelheid verplaatst (snelheden van 500 tot 4 000 km/s) doordat het aangetrokken wordt door een zwart gat dat zich in het centrum van het stelsel bevindt. Doordat alle materie vermoedelijk in dit zwart gat terechtkomt, zal dit enorm sterk verhit worden. Hierdoor zendt het ultraviolette en röntgenstralingen uit.
Starburst sterrenstelsels zijn stelsels die een blauwachtige kleur vertonen en opvallend helderder zijn in het infrarode gebied van het spectrum waardoor aangetoond wordt dat er uitzonderlijk veel nieuwe sterren gevormd worden in dergelijke stelsels. In normale sterrenstelsels worden doorgaans ook nieuwe sterren gevormd maar niet zo veel als bij een Starburst stelsel. De oorzaak voor deze grote hoeveelheid nieuwe en jonge sterren zou te wijten zijn aan botsingen tussen verschillende sterrenstelsels.
Een spiraalstelsel kan makkelijk herkend worden aan zijn twee of meerdere spiraalarmen die zich rond een kern bevinden. Toen Edwin Hubble de spiraalstelsels wou bestuderen en classificeren, onderscheidde hij twee groepen binnen: deze objecten de normale spiraalstelsels (S) en de balkspiraalstelsels (SB). Binnen de spiraalvormige sterrenstelsels zitten sterren van alle mogelijke leeftijden. Deze stelsels zijn ook rijk aan gas waardoor sommigen ook wel de "kraamklinieken" van ons heelal genoemd worden. Balkspiraalstelsels kunnen eveneens makkelijk herkend worden doordat hun armen ontstaan aan het uiteinde van een heldere balk. Deze stelsels maken ongeveer één derde uit van alle spiraalstelsels.
De term "radiosterrenstelsels" wordt gegeven aan sterrenstelsels waarin zich twee radiobronnen bevinden die zeer sterk zijn. Alle sterrenstelsels zenden radiostralingen uit. Deze zeer sterke radiobronnen vinden we vooral terug bij elliptische sterrenstelsels doordat deze stelsels in hun kern een zeer sterk massief zwart hebben. De radiobronnen van radiosterrenstelsels kunnen waargenomen worden door radiotelescopen. Dankzij intensieve studies van deze objecten weten we ondertussen dat de stralingsuitbarstingen kortstondig zijn (tussen de 1 000 en 10 000 000 jaar). Deze uitbarstingen kunnen verschillende malen plaatsvinden gedurende de levensloop van een sterrenstelsel.
Ongeveer één tiende van alle sterrenstelsels heeft een onregelmatige structuur. Dit wil dus zeggen dat ze geen spiraal- of ellipsvorm hebben. Binnen deze onregelmatige sterrenstelsels bestaan ook verschillende subcategorieën. Eén van de bekendste en grootste categorie is zijn de "magellaanse onregelmatige sterrenstelsels". Naast deze grote subgroep bestaan er ook nog "blauwe compacte sterrenstelsels" en verschillende andere sterrenstelsels die zodanig onregelmatig zijn van structuur dat ze geen eigen categorie hebben.
Quasars zijn, na gammaflitsen en supernovae, de helderste en verste objecten die we kunnen waarnemen. Dit komt omdat het sterrenstelsels zijn die een zeer heldere kern hebben. Deze stelsels werden gevormd in een periode waarin het universum nog zeer jong was. Ze bevatten een grote hoeveelheid stof, jonge sterren en gas. Dergelijke objecten werden ontdekt doordat ze zeer sterke radiostralen uitzenden. Met een traditionele telescoop zijn quasars niet veel meer dan een lichtpuntje. Ze kregen de naam “quasi stellar radio objects” en worden geclassificeerd met de afkorting QSO.