Als we denken aan sterrenstelsels, springen vaak de sierlijke spiraalarmen of de massieve ellipsvormen in gedachten. Maar tussen die twee uitersten bestaat er een minder bekende, maar fascinerende tussencategorie: de lensvormige sterrenstelsels, in de vakliteratuur ook wel S0-stelsels genoemd. Ze combineren eigenschappen van zowel spiraal- als elliptische sterrenstelsels en spelen een sleutelrol in ons begrip van de evolutie van sterrenstelsels.
De ontdekking en classificatie
Het verhaal van lensvormige sterrenstelsels begint in de jaren 1920 met de Amerikaanse astronoom Edwin Hubble. Hij ontwikkelde het beroemde “vorkdiagram” om sterrenstelsels te classificeren. Aan de ene kant plaatste hij elliptische stelsels, aan de andere kant spiraal- en balkspiraalstelsels. Tussen deze twee typen liet hij ruimte open voor een overgangsvorm: de S0-stelsels of lensvormige sterrenstelsels. Ze kregen hun naam omdat ze er in telescopen uitzien als een lens, een platte schijf met een verdikte kern, maar zonder de spiraalarmen die spiraalstelsels zo kenmerkend maken. Lange tijd werden ze zelden genoemd, maar met de komst van betere telescopen is duidelijk geworden dat ze een belangrijke schakel vormen in de kosmische evolutie.
Wat is een lensvormig sterrenstelsel?
Een lensvormig sterrenstelsel heeft een structuur die het midden houdt tussen elliptisch en spiraal:
- Kern en schijf
Net als spiraalstelsels hebben S0-stelsels een duidelijke kern (bulge) en een platte schijf. - Geen spiraalarmen
Anders dan spiraalstelsels vertonen ze geen armen vol gas en stof. Dat maakt ze optisch veel “gladder” en neutraler. - Weinig gas en stof
Lensvormige stelsels bevatten veel minder interstellair gas en stof. Daardoor vindt er nauwelijks nieuwe stervorming plaats. - Oude sterren
Hun licht is meestal geel tot roodachtig, omdat de sterrenpopulatie grotendeels uit oudere sterren bestaat, net zoals in elliptische stelsels.
Kortom: ze hebben de bouw van een spiraal, maar het karakter van een elliptisch stelsel. Lensvormige sterrenstelsels spelen een cruciale rol in ons begrip van galactische evolutie. Ze lijken het “tussenstation” te vormen in de levenscyclus van sterrenstelsels: spiraal → lensvormig → elliptisch. Hun aanwezigheid, vooral in clusters, bevestigt dat de omgeving een grote invloed heeft op hoe sterrenstelsels zich ontwikkelen. Waar spiraalstelsels nog volop leven en stervorming kennen, zijn lensvormige stelsels vaak stilgevallen, een teken dat de kosmos dynamisch en veranderlijk is.
Hoe ontstaan lensvormige sterrenstelsels?
Over de oorsprong van S0-stelsels bestaan verschillende theorieën. Ze lijken een overgangsfase te vormen tussen actieve spiraalstelsels en passieve elliptische stelsels. Een spiraalstelsel dat zijn gas verliest, door interacties, supernova-uitbarstingen of doordat het gas door de zwaartekracht uit het stelsel wordt getrokken, stopt met stervorming. De spiraalarmen verdwijnen geleidelijk en wat overblijft is een lensvormige structuur. Een andere theorie is dat in dichte omgevingen, zoals clusters van sterrenstelsels, kunnen stelsels gas verliezen door interacties met heet plasma (ram pressure stripping). Hierdoor kunnen spiraalstelsels transformeren tot lensvormige stelsels. Een derde theorie is dat kleinere botsingen kunnen de spiraalstructuur verstoren, zonder dat het stelsel helemaal opgaat in een elliptische vorm. Ook dit kan leiden tot de vorming van een S0-stelsel. Waarschijnlijk spelen al deze processen een rol, afhankelijk van de omstandigheden.
Eigenschappen
- Massa en grootte
Lensvormige sterrenstelsels hebben doorgaans een vergelijkbare massa als middelgrote spiraalstelsels. Hun diameter varieert van enkele tientallen tot ruim honderdduizend lichtjaar. - Sterpopulaties
Omdat er weinig nieuwe sterren ontstaan, bestaat de bevolking vooral uit oude sterren (ouder dan 5 miljard jaar). Dit geeft het stelsel een gelige kleur. - Donkere materie
Net als andere stelsels bevinden ook S0-stelsels zich in een halo van donkere materie, die hun zwaartekrachtbalans bepaalt. - Actieve kernen
Sommige lensvormige stelsels bevatten actieve superzware zwarte gaten in hun kern. Dit kan wijzen op een verleden met interacties en gasstromen richting het centrum.
Enkele bekende lensvormige sterrenstelsels
- NGC 3115 – de Spindle Galaxy (Sextant)
NGC 3115 is misschien wel het beroemdste lensvormige sterrenstelsel. Het ligt op ongeveer 32 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Sextant. Door zijn dunne schijf en heldere kern ziet hij er uit als een naald of spoel, vandaar de bijnaam Spindle Galaxy. Het stelsel bevat een superzwaar zwart gat in het centrum, dat al vroeg in de 20e eeuw werd vermoed en later door waarnemingen met de Hubble-telescoop werd bevestigd. - NGC 5866 – mogelijk de echte Spindle Galaxy (Draak)
Er bestaat soms verwarring, want ook NGC 5866 wordt vaak de Spindle Galaxy genoemd. Dit stelsel ligt op ongeveer 44 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Draak. NGC 5866 wordt vaak gebruikt als schoolvoorbeeld van een lensvormig stelsel, omdat de combinatie van een schijfstructuur en het ontbreken van spiraalarmen hier heel duidelijk zichtbaar is. - NGC 2787 (Grote Beer)
In het sterrenbeeld Grote Beer vinden we NGC 2787, een prachtig voorbeeld van een balk-lensvormig sterrenstelsel. Het bevindt zich op ongeveer 24 miljoen lichtjaar afstand. Dit stelsel is interessant omdat het een duidelijke centrale balkstructuur heeft, wat aangeeft dat lensvormige stelsels net zo complex kunnen zijn als spiraalstelsels. - NGC 2784 (Vela)
In het sterrenbeeld Zeilen (Vela) vinden we NGC 2784, een lensvormig stelsel op ongeveer 38 miljoen lichtjaar afstand. Het is een opvallend object in de zuidelijke hemel en wordt vaak gebruikt in onderzoeken naar de invloed van omgevingsfactoren (zoals de aanwezigheid van andere stelsels) op de ontwikkeling van S0-stelsels.
