Melkweg

Als men de hemel op een donkere nacht zonder lichtvervuiling met het blote oog zichtbaar is, is een strook van dicht op elkaar staande sterren te zien. Omdat deze strook wat op een vloeistof lijkt, genoemd de Oude Grieken haar γαλαξίας (galaxias), wat Vertaald wordt als de Melkweg. Men wist niet wat ze werkelijk voorstelde en daarom werd de Melkweg gemythologiseerd, hoewel onder meer Democritus (450–370 v.Chr.) en Aristoteles (384–322 v.Chr.) al speculeerden dat ze een openhoping van sterren was. In 1750 speculeerde Thomas Wright dat de Melkweg een platte schijf met sterren was

TERUG

De Melkweg is het sterrenstelsel waar de Aarde en de Zon zich in bevinden. Hij heeft de vorm van een enorme schijf, die vanuit de Aarde gezien vanaf de zijkant in beeld is, waardoor de sterren dichter opeen lijken te staan. De Melkweg is alleen goed te zien bij een donkere hemel, wat in Nederland, vooral in de Randstad, en in grote delen van België niet voorkomt, als gevolg van de lichtvervuiling. Daar het zonnestelsel zelf deel uitmaakt van de Melkweg, is er vanaf de Aarde slechts een deel te zien ...

Structuur

Het is voor astronomen niet gemakkelijk geweest zich een beeld te vormen van de structuur van de Melkweg, omdat de Aarde er zelf deel van uitmaakt. Ons zicht wordt ook op grote delen ervan verhinderd door nevels en gaswolken, door absorptienevels. Men is er na veel observatie en modelvorming toch in geslaagd zich een redelijk nauwkeurig beeld van de structuur te vormen. Onderzoek naar de structuur van de Melkweg werd onder meer gedaan door William Herschel, Jacobus Cornelius Kapteyn, Harlow Shapley en Jan Hendrik Oort.

Van opzij ziet de Melkweg eruit als een schotel, de 'galactische schijf', met een verdikte kern, de bulge. De Melkweg is uit ten minste 200 miljard sterren samengesteld, recentere schattingen spreken zelfs van rond de 400 miljard sterren, waarvan het grootste deel zich in de schijf bevindt.

Het stelsel bevat oude en nieuwe sterren, en interstellaire materie. De interstellaire materie bestaat uit moleculaire wolken, H-I-gebieden, en H-II-gebieden. Het bestaat uit een centrale verdikking, de bulge, een schijf met vier grote en enkele kleinere 'spiraalarmen' en een halo. Heet gas in de halo wordt ook wel corona genoemd.

Centrale verdikking

De centrale verdikking van de Melkweg is waarschijnlijk balkvormig en is geelwit van kleur. Hij heeft een diameter van ongeveer 20.000 lichtjaar en een dikte van ongeveer 6.000 lichtjaar en bevat naar schatting 50 miljard sterren in een dichte concentratie. Hoe de balkspiraal van de Melkweg, dat zich uitstrekt door het galactisch centrum, er precies uitziet is vaak onderwerp van gesprek. De lengte van de helft van de balk schat men tussen de 1 en 5 kiloparsec en de helft van de lengte tussen de 10 en 50 graden. De balk zou omgeven kunnen zijn door een ring, die de 5-kiloparsec-ring wordt genoemd, waar een groot deel van het moleculaire waterstof van het totaal in de Melkweg zou zijn te vinden, met tevens de meeste stervorming van ons sterrenstelsel. Wanneer men de Melkweg vanuit de Andromedanevel zou aanschouwen zou dit het meest oplichtende deel zijn.

In het centrum van de Melkweg bevindt zich hoogstwaarschijnlijk een superzwaar zwart gat, Sagittarius A* (foto). Dit is echter niet erg actief, want er is in tegenstelling tot de situatie in de galactische schijf in de directe omgeving van Sagittarius A* weinig interstellair gas overgebleven.

Schijf

De galactische schijf heeft een diameter van 100.000 tot 120.000 lichtjaren, de dikte is buiten de centrale verdikking ongeveer 3000 lichtjaren. Het midden van de galactische schijf wordt het galactische vlak genoemd. De dikte van de schijf neemt met afstand van het galactische centrum toe. Dit wordt wel de flare genoemd. Het midden van de schijf wijkt op grote afstand van het galactisch centrum ook van het galactisch vlak af: de warp van de Melkweg. Deze warp wordt door de onderlinge zwaartekracht met de Magelhaense wolken veroorzaakt. Er wordt onderscheid gemaakt tussen de dikke schijf met hoofdzakelijk oudere sterren en de dunne schijf.

De dunne schijf wordt gevormd door diverse spiraalarmen, plaatsen waar de dichtheid van sterren, en vooral die van jonge, sterren met een hoge lichtkracht, van H-II-gebieden en moleculaire wolken groter is dan elders. De Melkweg heeft vier hoofdarmen en minimaal twee kleine armen. De vier hoofdarmen zijn de Sagittariusarm, de Perseusarm, de Cygnusarm en de Centaurusarm. Het zonnestelsel bevindt zich in een van de kleinere armen, de Orionarm. Men is het nog niet over de precieze naamgeving en het verloop van de spiraalarmen eens.

Halo

De halo is een 'bolvormige ruimte' om de Melkweg heen. Daarin bevinden zich relatief kleine bolvormige sterrenhopen, ieder bestaande uit zo'n 100.000 zeer oude sterren. Door spectraalanalytisch onderzoek ontdekten astronomen dat de samenstelling van die sterren verschilt van die van de galactische schijf: de abundantie van metalen in sterren in de halo is lager dan die in sterren in de schijf. Men spreekt hier van sterren van populatie I (schijf) en II (halo). De sterren van de centrale verdikking behoren ook voor het grootste deel tot dit type. Een van de oudste Populatie II sterren is HE 1523-0901 met een leeftijd van ongeveer 13,2 miljard jaar.

Het vermoeden is de laatste jaren onder astronomen gerezen dat er zich in de halo veel meer materie bevindt dan die van de enkele honderden bolvormige sterrenhopen. De snelheid waarmee sterren rond het centrum van de Melkweg draaien, de rotatiekromme, neemt niet af met de afstand, hetgeen doet vermoeden dat de massa niet voor het grootste deel in de centrale verdikking en schijf geconcentreerd is, maar min of meer gelijk over de halo is verspreid, die zich dan bovendien over een veel grotere afstand zou uitstrekken dan men tot dusverre meende. Een dergelijke massaverdeling zou er ook een betere verklaring voor zijn dat het stelsel inderdaad stabiel is.

Halo

Dit heeft geleid tot de ontwikkeling van de theorie van de donkere materie, een vorm van materie, die geen licht uitzendt of absorbeert en behalve door gravitatie nauwelijks interactie met andere materie heeft. Het is niet onwaarschijnlijk dat de massa van deze 'donkere materie' 10 maal zo groot is als die van de materie, die wij tot nu toe hebben waargenomen. Het bestaan van deze vorm van materie is alleen nog niet aangetoond. Het is een van de grote mysteries van de astrofysica.

In de halo bevinden zich ook wolken van neutraal waterstof die zich met hoge snelheid naar de schijf toe bewegen, de hogesnelheidswolken. Hogesnelheidswolken, afgekort tot HVC van High-velocity clouds, zijn wolken van neutraal waterstof die in de halo worden gevonden van het Melkwegstelsel en in andere sterrenstelsels. Ze hebben radiële snelheden ten opzichte van de Local Standard of Rest Vlsr groter dan 90 km/s, sommigen gebruiken een waarde van 80 km/s, en kunnen massa's hebben van enkele miljoenen zonsmassa's en zich over een groot gebied aan de hemel uitstrekken. De Magelhaense Stroom is een hogesnelheidswolk. Hogesnelheidswolken worden vaak aangeduid met HVC gevolgd door de galactische coördinaten en de radiële snelheid. Een ander voorbeeld is HVC 127-41-330.

Rotatie

Er is sprake van differentiële rotatie, wat wil zeggen dat de Melkweg niet als een wiel om haar centrum draait, maar dat omloopstijd van objecten in het stelsel afneemt naarmate zij verder van het centrum zijn verwijderd. Aan de hand van de relatieve bewegingen van een groot aantal sterren wordt geraamd dat onze Zon met een snelheid van ongeveer 220 km/s rondom het centrum van de Melkweg draait en één omwenteling voltooit in ongeveer 220 miljoen jaar (een Galactisch jaar). Hieruit is in het verleden aan de hand van de gravitatiewet van Newton geschat, dat de massa van het stelsel die zich 'binnen' de baan van onze Zon bevindt ongeveer 90 miljard zonnemassa bedraagt. De totale massa van het Melkwegstelsel die daarentegen uit metingen van de ruimtetelescoop Hubble en Gaia werd berekend is 1.500 miljard zonnemassa's.

Een galactisch jaar (foto), ook wel bekend als kosmisch jaar, is de tijd die het zonnestelsel nodig heeft om een baan te maken rond het centrum van de Melkweg. Deze tijd komt ongeveer overeen met 225 tot 250 miljoen "aardse" jaren.

Vorming en evolutie

Amina Helmi (foto) heeft in 2000 met haar promotieonderzoek aangetoond dat de Melkweg is ontstaan door botsingen en samensmeltingen van kleinere stelsels. Zij gebruikte hiervoor de gegevens die tussen 1989 en 1993 door de satelliet Hipparcos van de plaatsen en bewegingen van 120 000 sterren zijn verzameld. Zij ontdekte dat er ten minste twee kleinere sterrenstelsels zijn geweest waar de Melkweg uit is ontstaan. De resten van deze stelsels zijn zichtbaar als sterrenstromen zoals de Helmi-stroom en de Aquarius-stroom. Ze werd in 2004 voor haar ontdekking met de Christiaan Huygensprijs onderscheiden. Zulke sterrenstromen zijn ook gevonden in de Andromedanevel en in andere sterrenstelsels.

In 2021 echter publiceerde de Universiteit van Sydney nieuwe bevindingen waaruit moest blijken, dat de ontwikkeling van de Melkweg het resultaat is van een geleidelijk proces. De dwarsdoorsnede van een ander sterrenstelsel vertoont namelijk dezelfde structuur als de Melkweg.

Bronnen

- Wikipedia
- NASA
- ESO
- ESA
- Studio Oostrum

Astropolis respecteert logischerwijze de auteursrechten, maar het blijkt helaas niet altijd mogelijk om te achterhalen wie de rechtmatige eigenaar is van betreffende foto of video. Bent u de eigenaar en maakt u bezwaar ? Neem dan gerust contact met ons op !