melkwegstelsel

Sommige spiraalstelsels, zoals de Melkweg, vertonen een mysterieuze balk in het centrum. Slecht nieuws, denken astronomen, want dat zou betekenen dat  het Melkwegstelsel ten dode is opgeschreven. De Australische astronoom Sidney van den Bergh denkt nu dat balken tijdelijk zijn en dat de gevolgen voor de Melkweg minder sinister zijn dan het tot nu toe leek…

Hubbles stemvork

Melkwegstelsels komen in meerdere vormen voor: spiraalstelsels, zoals het onze, elliptische stelsels, die zeer groot zijn en over het algemeen ontstaan zijn na botsing van andere melkwegstelsels en tot slot onregelmatige melkwegstelsels, waarvan de vormen nogal afwijken van andere melkwegstelsels. Die laatste groep bestaat uit heel veel verschillende soorten, denk aan melkwegstelsels met vrijwel alleen donkere materie, bizarre ringen als Hoags Object,  door de zwaartekracht van andere stelsels uit elkaar getrokken stelsels en dergelijke.

Ook spiraalstelsels worden weer onderverdeeld, namelijk in groepen met en zonder centrale balk. Tot voor kort werd gedacht dat het Melkwegstelsel geen centrale balk had, maar dat blijkt dus niet te kloppen.  Verder komen er kleinere dwergstelsels voor, zoals bolvormige sterhopen, dwergelliptische en dwergspiraalstelsels. Deze stelsels worden onderverdeeld met behulp van Hubble’s stemvork. Onregelmatige stelsels vallen hier buiten.

Balk komt vaker voor in oudere melkwegstelsels
Op dit moment is de manier waarop melkwegstelsels zich vormen en ontwikkelen nog steeds met veel raadsels omgeven. Een bekend astronomisch raadsel is de vraag waarom er in sommige melkwegstelsels balken ontstaan. Eerder onderzoek leek aan te geven dat de vorming van de balk een verouderingsverschijnsel is: de vorming van een balk zou dan ongeveer twee miljard jaar duren. In vroege melkwegstelsels komt maar in ongeveer twintig procent van de spiraalstelsels een balk voor; bij onze kosmische buren is dat zeventig procent.

Geen relatie tussen leeftijd en optreden balk
Sidney van den Bergh besloot deze veronderstelling eens te onderzoeken bij A Revised Shapley-Ames Catalog of Bright Galaxies, een lijst van vijfhonderd melkwegstelsels, en kwam tot verrassende conclusies. Het is namelijk mogelijk de levensduur van sterren (en het gas waaruit ze gevormd zijn) vast te stellen aan de hand van hun spectrum. Oudere melkwegstelsels zijn aanmerkelijk roder dan jonge, omdat de felle blauwe en witte reuzensterren snel opbranden.

Balken tijdelijk?
Hij ontdekte dat er geen enkel verband bestaat tussen kleurverdeling en het al dan niet optreden van de balk. Van den Bergh denkt daarom dat de balken verschijnen en verdwijnen, vluchtige structuren zijn dus en dat als zich eenmaal een balk heeft gevormd, deze langzaam weer oplost in het niets. Veel astronomen zijn het echter niet eens met deze interpretatie. Wat de werkelijke oorzaak is van het optreden van de balken blijft dus een raadsel. Door sommigen wordt gedacht dat ze ontstaan omdat door resonantieeffecten grote hoeveelheden gas naar binnen worden gezogen, want de melkwegkernen van melkwegstelsels met een balk zijn opmerkelijk actief. Er is nog steeds geen definitieve verklaring.

Kardashev-III?
Een Kardashev III beschaving misschien, die op die manier probeert het stervende hart weer nieuw leven in te blazen of het enorme zwarte gat in het centrum op te peppen? Dat zou verklaren waarom ze veel vaker voorkomen in oudere melkwegstelsels en er tegelijkertijd geen verschillen zijn in samenstelling van het gas.  Een wat minder woeste verklaring is dat het te maken heeft met de verdeling van donkere materie in het melkwegstelsel die mogelijk anders is in het centrum bij balkspiraalstelsels.

Bronnen
ArXiv Blog
ArXiv

Sommige sterren vlak bij de kern van het melkwegstelsel NGC 1700 draaien tegen de draairichting van de rest van het melkwegstelsel in. Een bewijs voor het opeten van een kleiner melkwegstelsel, stellen drie astronomen van de sterrenwacht van Tenerife.

Botsingen en zwaartekrachtseffecten (die uiteindelijk op een vorm van zachte botsing neerkomen) zorgen er gewoonlijk voor dat sterren, planeten en andere objecten die zich in een baan om een zwaarder object bevinden, uiteindelijk in dezelfde richting gaan draaien. Om die reden zijn uitzonderingen op die regel uiterst zeldzaam. Vandaar dat astronomen verrast werden door sterren in de kern van sommige melkwegstelsels, waaronder het elliptische melkwegstelsel NGC 1700, die tegen de draairichting van de rest van het stelsel in bewogen. De eerste waarneming van dergelijke sterren dateert al van vele jaren terug.

In NGC 1700, een elliptisch melkwegstelsel 160 miljoen lichtjaar van ons verwijderd, is nu ontdekt dat de tegendraadse sterren in het binnenste van deze melkweg niet alleen tegen de draairichting van het stelsel in gaan, maar ook veel jonger zijn, onder meer omdat ze veel meer zware elementen bevatten. Zeer oude, zogeheten populatie-II sterren (zoals in de meeste kernen van melkwegstelsels voorkomen) bevatten nauwelijks zware elementen zoals ijzer en magnesium (waar de metingen aan zijn uitgevoerd). In de tijd dat ze werden gevormd waren er nog nauwelijks supernova’s geweest die deze sterren konden verrijken met deze elementen (m.u.v. de nog nooit waargenomen, veronderstelde populatie-III hypernova’s).

Deze waarneming van Kaj Kolja Kleineberg en collega’s Sánchez-Blázquez en Vazdekis is een bevestiging van een theorie dat melkwegstelsels geregeld andere stelsels opslokken. De ’tegendraadse’ jonge populatie-I sterren (de zon is een populatie-I ster) zijn dan een overblijfsel van het andere melkwegstelsel, de naweeën van de botsing.

De sterren die met de rest van het melkwegstelsel meedraaien blijken, zoals gebruikelijk in het centrum van oudere melkwegstelsels, vrijwel alle tot de oude populatie II te behoren.

Bronnen:
New Scientist
Arxiv