Een melkwegstelsel is een enorme verzameling sterren, sterrenhopen, interstellair gas en stof en donkere materie die allemaal bij elkaar worden gehouden door de zwaartekracht. Het woord 'galaxy' is afgeleid van het Griekse woord 'galaxias' wat 'melkachtig' betekent, het is een verwijzing naar ons eigen sterrenstelsel de Melkweg.
Sterrenstelsels verschijnen aan de hemel als enorme wolken van licht, duizenden lichtjaren in doorsnee. Er zijn potentieel meer dan 170 miljard sterrenstelsels in het waarneembare heelal. Sommige, dwergsterrenstelsels genoemd, zijn erg klein met ongeveer 10 miljoen sterren, terwijl andere enorm zijn en naar schatting 100 biljoen sterren bevatten. Zwaartekracht bindt de sterren aan elkaar, zodat ze niet vrij door de ruimte kunnen dwalen. Het licht dat we van elk van deze sterrenstelsels zien, komt van de sterren erin.
We leven op een planeet genaamd Aarde die deel uitmaakt van ons zonnestelsel. Ons eigen zonnestelsel bevindt zich in een melkwegstelsel. Onze zon is slechts een van de meer dan 100 miljard sterren in een sterrenstelsel dat de Melkweg wordt genoemd. Alle sterren die we aan de nachtelijke hemel zien, maken deel uit van de Melkweg. En net als ons zonnestelsel is onze melkweg in beweging. De sterren in de Melkweg draaien om de centrale kern. De Melkweg zelf beweegt ook. In feite lijken alle sterrenstelsels in het heelal met enorme snelheden van elkaar weg te bewegen.
Sterrenstelsels worden gelabeld op basis van hun vorm. Sommige sterrenstelsels worden "spiraal" genoemd omdat ze eruitzien als gigantische vuurraderen in de lucht. Het sterrenstelsel waarin we leven, de Melkweg, is een spiraalstelsel. Sommige sterrenstelsels worden 'elliptisch' genoemd omdat ze op platte ballen lijken. Een melkwegstelsel kan "onregelmatig" worden genoemd als het niet echt een vorm heeft.
Hubble's classificatieschema
Elk sterrenstelsel krijgt een letter toegewezen - E=elliptisch, S=spiraal, Irr=onregelmatig
Laten we eens kijken naar de kenmerken van vier hoofdgroepen van sterrenstelsels:
1. Spiraalstelsel
Van spiraalstelsels wordt aangenomen dat ze jonger zijn dan elliptische sterrenstelsels, aangezien spiraalstelsels door hun gas- en stof heen branden, de stervorming vertraagt, ze hun spiraalvorm verliezen en langzaam evolueren naar elliptische sterrenstelsels.
S0-sterrenstelsels worden ook wel Lenticulaire sterrenstelsels genoemd.
2. Versperde spiraalstelsel
3. Elliptische Melkweg
4. Onregelmatige Melkweg
5. Starburst-sterrenstelsel
Vorming en evolutie van sterrenstelsels
Er zijn twee toonaangevende theorieën om te verklaren hoe de eerste sterrenstelsels zijn gevormd.
Men zegt dat sterrenstelsels werden geboren toen enorme wolken van gas en stof onder hun eigen zwaartekracht instortten, waardoor sterren konden worden gevormd.
De andere zegt dat het jonge universum veel kleine "klontjes" materie bevatte, die samenklonterden om sterrenstelsels te vormen. De Hubble-ruimtetelescoop heeft veel van dergelijke klonten gefotografeerd, die mogelijk de voorlopers zijn van moderne sterrenstelsels. Volgens deze theorie waren de meeste vroege grote sterrenstelsels spiralen. Maar na verloop van tijd zijn veel spiralen samengevoegd tot elliptische vormen.
Het melkwegvormingsproces is niet gestopt. Ons universum blijft evolueren. Kleine sterrenstelsels worden vaak opgeslokt door grotere. De Melkweg kan de overblijfselen bevatten van verschillende kleinere sterrenstelsels die hij tijdens zijn lange levensduur heeft ingeslikt. De Melkweg verteert zelfs nu al minstens twee kleine sterrenstelsels en kan in de komende paar miljard jaar andere binnenhalen.
Wanneer twee of meer sterrenstelsels dicht genoeg bij elkaar staan, zullen de zwaartekrachten de sterrenstelsels naar elkaar toe trekken. Deze aantrekkingskracht neemt toe naarmate de sterrenstelsels naar elkaar toe reizen. De sterrenstelsels kunnen elkaar passeren of botsen.
De antennestelsels zijn een voorbeeld van twee spiralen die op het punt staan te botsen. We zullen het eindresultaat tijdens ons leven niet zien, omdat dit proces honderden miljoenen jaren duurt.
Soms duiken kleinere sterrenstelsels in grotere sterrenstelsels. Dit type botsing veroorzaakt een rimpeleffect, zoals een steen die in een vijver wordt gegooid. Het Cartwheel-sterrenstelsel is een voorbeeld van dit soort botsingen. De buitenste ring van blauwe sterren in dit sterrenstelsel duidt op een rimpeling van stervorming als gevolg van de botsing.
De Melkweg en Andromeda zijn voorbeelden van twee spiraalstelsels die uiteindelijk kunnen botsen (ongeveer 5 miljard jaar in de toekomst).
Het samensmelten van sterrenstelsels kan een paar honderd miljoen tot een paar miljard jaar duren. Ze kunnen intense uitbarstingen van nieuwe stervorming veroorzaken en zelfs gigantische zwarte gaten creëren.
Het Melkwegstelsel is ons thuismelkwegstelsel in het heelal. Ons zonnestelsel - dat de zon, de aarde en zeven andere planeten omvat - maakt deel uit van dit sterrenstelsel, de Melkweg. De Melkweg bevat honderden miljarden sterren zoals onze zon. Alle sterren en planeten die je kunt zien, maken deel uit van het Melkwegstelsel. Onze naaste buur is Proxima Centauri. Het is ongeveer 4,2 lichtjaar van de aarde verwijderd. De aarde bevindt zich ongeveer halverwege tussen het centrum van de Melkweg en de buitenrand.
Het rotatiecentrum van de Melkweg staat bekend als het Galactische Centrum en bevindt zich op ongeveer 26.000 lichtjaar van de aarde in de richting van de sterrenbeelden Boogschutter, Ophiuchus en Schorpioen.
De Melkweg is een groep van ongeveer 50 sterrenstelsels die de Lokale Groep wordt genoemd. De grootste, meest massieve sterrenstelsels in de Lokale Groep zijn de Melkweg, Andromeda en het Driehoekstelsel. Elk van deze sterrenstelsels heeft een verzameling satellietstelsels eromheen.
Het Andromeda-sterrenstelsel is het dichtstbijzijnde sterrenstelsel bij de Melkweg en staat op ongeveer 2 miljoen lichtjaar afstand. De Melkweg zal over ongeveer 5 miljard jaar in botsing komen met het Andromeda-sterrenstelsel.
Delen van de Melkweg
1. Galactische schijf - De meeste van de meer dan 200 miljard sterren van de Melkweg bevinden zich hier. De galactische schijf bestaat uit de volgende onderdelen:
2. Bolvormige sterrenhopen – Een paar honderd hiervan zijn verspreid boven en onder de schijf. De sterren hier zijn veel ouder dan die in de galactische schijf.
3. Halo - Een groot, zwak gebied dat de hele melkweg omringt. Het is gemaakt van heet gas en mogelijk donkere materie. Het grootste deel van de massa van de melkweg bevindt zich in de buitenste delen van de melkweg (zoals de halo), waar weinig licht wordt afgegeven door sterren of gassen.
De Grote Magelhaense Wolk (LMC) is een satelliet-dwergstelsel van de Melkweg en behoort tot de sterrenstelsels die zich het dichtst bij de aarde bevinden. Het bevindt zich op een afstand van ongeveer 163.000 lichtjaar van de aarde. Samen met zijn begeleidende dwergstelsel, de Kleine Magelhaense Wolk, is de LMC zichtbaar als een vage wolk aan de hemel op het zuidelijk halfrond. Het ligt op de grens van de sterrenbeelden Dorado en Mensa. De Melkweg verbruikt gas dat uit de Magelhaense Wolken stroomt. Uiteindelijk kunnen deze twee kleinere sterrenstelsels in botsing komen met de Melkweg. Zowel de LMC als de SMC hebben stervormingsgebieden en de LMC was de locatie van de spectaculaire supernova-explosie in 1987.
De Andromeda Galaxy is het grootste sterrenstelsel dat het dichtst bij de Melkweg staat. Dit sterrenstelsel is vernoemd naar het sterrenbeeld Andromeda. Het is ook bekend als Messier 31 of M31. Dit spiraalstelsel bevindt zich op een afstand van 2,5 miljoen lichtjaar van ons sterrenstelsel. Het is het grootste in de lokale groep of lokale cluster, maar niet het grootste sterrenstelsel in het algemeen.
Er wordt aangenomen dat dit sterrenstelsel tussen 5 en 9 miljard jaar geleden werd gevormd toen twee kleinere sterrenstelsels met elkaar in botsing kwamen en samensmolten.
Astronomen gebruiken dit sterrenstelsel om de oorsprong van andere dergelijke sterrenstelsels te begrijpen, omdat dit het dichtst bij onze planeet ligt. Het is het verste object dat met het blote menselijk oog kan worden waargenomen.
Het Andromedastelsel werd ooit geclassificeerd als een nevel. Het heeft verschillende satellietstelsels, waaronder 14 dwergstelsels. De lengte van dit sterrenstelsel is ongeveer 260.000 lichtjaar.
De Andromeda Galaxy nadert ons met een snelheid van 100 tot 140 kilometer per seconde. Het Andromedastelsel en de Melkweg komen in de loop van de tijd steeds dichter bij elkaar. Astronomen geloven dat deze twee sterrenstelsels over ongeveer 5 miljard jaar zullen worden samengevoegd.
Doppler-effect en roodverschuiving
Het Doppler-effect is de schijnbare verandering in frequentie of golflengte van een golf die wordt waargenomen door een waarnemer die beweegt ten opzichte van de bron van de golven.
Bij naderende lichtbronnen die een blauwverschuiving vertonen en terugwijkende lichtbronnen een roodverschuiving.
Wanneer sterren bij versnelling van andere sterren of objecten weg bewegen, is dit een roodverschuiving.
Wanneer een ster in de richting van de aarde beweegt, worden de golflengten van het licht gecomprimeerd. Hierdoor verschuiven de donkere lijnen in het spectrum naar het blauwviolette uiteinde van het spectrum. Dit betekent dat de astronomische lichtbron (ster of melkwegstelsel) de aarde nadert.
Hubble gebruikte het Doppler-effect voor licht om de snelheid te meten waarmee sterren en sterrenstelsels ons naderen of van ons verwijderen. Hij ontdekte dat alle sterrenstelsels buiten de Lokale Groep een roodverschuiving in hun spectra vertonen, wat betekent dat ze zich van de aarde moeten verwijderen. Als alle sterrenstelsels buiten de Lokale Groep zich van de aarde verwijderen, dan moet het hele universum uitdijen.
De wet van Hubble
De wet van Hubble is de stelling in de astronomie dat sterrenstelsels van elkaar af bewegen en dat de snelheid waarmee ze zich terugtrekken evenredig is met hun afstand. Het leidt tot het beeld van een uitdijend heelal en, door terug in de tijd te extrapoleren, tot de oerknaltheorie.
Oerknaltheorie
De leidende theorie over de vorming van het heelal wordt de oerknaltheorie genoemd. Volgens deze theorie begon het heelal ongeveer 13,7 miljard jaar geleden met een enorme explosie. Het hele universum begon overal tegelijkertijd uit te dijen.
