Je leest:

Omgeroerde sterrenstelsels

Omgeroerde sterrenstelsels

Auteur: | 14 december 2005

Sterrenstelsels zijn taaie rakkers. Zelfs als een grote broer ze met zijn zwaartekracht omroert of compleet opslokt houden de sterren hun eigen identiteit. Oxford-astronoom Daniel Thomas zag dat in het dwergstelsel VCC 510, waarvan de kern tegen de rest van het stelsel indraait.

Een tegendraadse kern als in VCC 510 is opmerkelijk. Een sterrenstelsel ontstaat volgens sterrenkundigen uit één gigantische wolk, die zachtjes om zijn as draait. Als de gaswolk instort tot losse sterren, blijven die normaal gesproken in dezelfde richting ronddraaien. De kern van VCC 510 draait volgens Thomas tegen de rest in omdat hij bestaat uit opgeslurpt materiaal van een ander stelsel. Hij publiceert zijn vondst binnenkort in het vakblad Astronomy and Astrophysics.

Sterrenstelsels met een tegendraadse kern komen vaker voor. Neem bijvoorbeeld NGC 4826, een stelsel dat in de richting van de Virgo-cluster aan de hemel staat. De afstand is slecht bekend (verschillende bronnen hebben het over 10 tot 44 miljoen lichtjaar), maar wél staat vast dat het donkere middenstuk tegen de buitenregio van het stelsel indraait. Waar de twee draaiende schijven elkaar raken zorgt wrijving ervoor dat gaswolken beginnen te krimpen en uiteindelijk ontbranden als nieuwe sterren. bron: ING archief, Nik Szymanek. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Thomas onderzocht VCC 510 met de telescoop van de Spaanse Calar Alto-sterrenwacht. Tot zijn verbazing zag hij sterren in de kern met 4 km/s tegen de bulk van het stelsel in draaien. De meerderheid van de sterren in het dwergstelsel racet met 8 km/s rond in tegenovergestelde richting. De averrechts draaiende sterren in de kern beslaan een gebied van 460 lichtjaar breed; 5% van de totale doorsnede. Volgens Thomas komen de sterren in de kern oorspronkelijk uit een ander dwergstelsel dat door VCC 510 is opgeslokt. De twee stelsels draaiden in tegenover gestelde richting, en de sterren uit het botsende stelsel hebben in de huidige kern hun originele beweging weten te behouden.

Dwerg onder de reuzen

VCC 510 is 1000 lichtjaar doorsnede met recht een dwergstelsel. Onze eigen melkweg is 100.000 lichtjaar breed en bevat honderd keer zoveel sterren als de dwerg in de Virgo-cluster. De Virgo-cluster beslaat duizenden sterrenstelsels en is daarmee juist weer groter dan de Lokale Groep waarin de melkweg en het stelsel Andromeda rond elkaar draaien. De Virgo-cluster staat op 60 miljoen lichtjaar van de Melkweg – een roteind, zelfs voor licht, maar in kosmische termen dichtbij genoeg om elkaar te beïnvloeden met zwaartekracht. De Lokale Groep en de Virgo-cluster maken samen deel uit van de Virgo Supercluster. Dat is de grootste concentratie van sterrenstelsels in het nabije heelal.

Clusters van sterrenstelsels tot 100 miljoen lichtjaar van de Melkweg. bron: ExtraSolar.org. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Losse onderdelen

Sterrenkundigen noemen stelsels met onafhankelijk van elkaar bewegende delen ‘ontkoppeld’. Soms draait een schijf sterren en gas rond een andere as dan de rest van het stelsel, dan weer draait hij minder snel dan de rest of compleet tegen de bulk in. VCC 510 is het kleinste sterrenstelsel waarin ooit zo’n ‘ontkoppelde kern’ is gevonden, maar zeker niet het eerste. Dat werd in 1982 gevonden door G. Efstathiou van de Britse Cambridge-universiteit.

“De techniek om deze stelsels te vinden is nog redelijk nieuw”, vertelt de Leidse promovendus Jesús Falcón-Barroso. Hij is lid van de kleine groep astronomen die met het speciaal ontworpen SAURON-apparaat op de Europese Herschel-telescoop naar sterrenstelsels met ontkoppelde delen zoekt. “We ontdekken steeds meer van die stelsels”, vertelt Falcón-Barroso. Vóór de gevoelige spectroscoop in 2001 de eerste resultaten opleverde konden sterrenkundigen sterren alleen de beweging in het vlak van de hemelkoepel zien. Beweging loodrecht op de koepel, dus recht van of naar de aarde, was veel moeilijker te vinden. Daarom zijn een hoop ontkoppelde stelsels over het hoofd gezien. SAURON en soortgelijke instrumenten halen die achterstand nu in.

De William Herschel-telescoop op de Canarische Eilanden is onderdeel van de Isaac Newton Group van telescopen. bron: ING

“Ontkoppelde delen ontstaan op twee verschillende manieren”, legt Falcón-Barroso uit. “Bij sommige stelsels steekt een rechte staaf van gas en sterren uit de kern naar buiten. Die kan materiaal uit de omgeving omroeren en van snelheid doen veranderen.” Het resultaat is een kern van sterren die trager draait dan de rest van het stelsel. Sterrenkundigen denken dat zo’n staaf soms sub-staven heeft die er in een rechte hoek uitsteken; die zouden weer kleinere los draaiende schijven ín de ontkoppelde kern kunnen veroorzaken.

Veel spectaculairder dan een iets tragere of snellere kern is een stelsel met schijven die schuin op elkaar staan of tegen elkaar in draaien. “Dat krijgt zo’n roerstaaf niet voor elkaar. Extreme ontkoppelde delen ontstaan als een stelsel een kleinere broeder opslokt. De sterren uit het ingevangen stelsel draaien dan in een andere baan om het hart dan de originele sterren van het stelsel.”

SAURON-opnames van het sterrenstelsel NGC 7742. De ring om de kern draait tegen de rest van het stelsel in. bron: SAURON-groep. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Sterrenkundige Sven de Rijcke van de Universiteit van Gent publiceerde in 2004 een minder gewelddadige theorie om de losgekoppelde kernen te verklaren. Volgens De Rijcke’s artikel in Astronomy and Astrophysics kan een dwergstelsel ook worden omgeroerd als het langs een veel groter sterrenstelsel scheert. Niet alle sterren in het dwergstelsel krijgen van zo’n passage een even grote zwiep en daardoor ontkoppelen de verschillende delen. Omdat simpele passages vaker voorkomen dan regelrechte botsingen verwacht de Rijcke dat veel dwergstelsels een ontkoppelde kern hebben.

Thomas houdt er andere ideeën op na. In zijn voorpublicatie wijst hij erop dat de zwaartekracht van een passerend sterrenstelsel, hoe groot ook, nooit genoeg is om een tegengesteld draaiende kern op te leveren – precies wat hij in VCC 510 heeft gevonden. Volgens Thomas kunnen alleen een regelrechte botsing, of op zijn minst de vangst van een losgeslagen sliert sterren uit een ander sterrenstelsel ervoor zorgen dat het hart van een sterrenstelsel andersom begint te draaien.

Simulatie van een cluster sterrenstelsels die langs elkaar scheren of elkaar zelfs opslokken. bron: M. Steinmetz

Hoe ontkoppelde kernen ook ontstaan – door botsing, ingevangen materiaal of simpelweg door een passage van een ander stelsel – in het zichtbare heelal moet het ervan stikken. Want hoewel het heelal maar gevuld is met drie protonen per kubieke meter (een beter vacuüm dan we in het beste lab kunnen maken) zitten al die protonen opeengepakt in langs elkaar scherende sterrenstelsels. Botsen of nét missen hoort bij het leven van een sterrenstelsel, ontdekte de Nederlandse sterrenkundige Pieter van Dokkum (Yale University).

Tijdens een uitgebreide zoektocht met de telescopen van het Kitt Peak National Observatory en het Cerro Tololo Inter-American Observatory vond Van Dokkum overal in het heelal sporen van (bijna-)botsingen tussen sterrenstelsels. “Voor elk normaal, onverstoord sterrenstelsel is er één dat een flinke botsing met een ander stelsel heeft gehad en ermee is samengesmolten”, aldus Van Dokkum.

Botsende, passerende en samengesmolten sterrenstelsels, gevonden door Pieter van Dokkum met de telescopen van het Kitt Peak National Observatory en het Cerro Tololo Inter-American Observatory. De slierten materiaal rond de stelsels bestaan uit sterren die door de passage uit hun moederstelsel zijn gerukt. bron: P. van Dokkum / Yale University en NOAO / AURA / NSF. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Buurstelsels staan op kosmische schaal zó dicht bij elkaar, dat hun onderlinge zwaartekracht regelmatig voor rakelingse scheervluchten zorgt. Daarbij worden slierten van sterren losgerukt, en knijpen de stelsels elkaar: gaswolken storten door de passage ineen en vormen nieuwe sterren. In de verre toekomst kunnen onze nakomelingen dat prima zien: het sterrenstelsel Andromeda en de Melkweg liggen op ramkoers en zullen elkaar over vijf miljard jaar rakelings passeren. De Andromeda-passage zal géén schijf van verkeerdom draaiende sterren opleveren, denkt Leidenaar Falcón-Barroso.

“Zoiets gebeurt alleen als het ene stelsel kleiner is dan het andere. Andromeda en de Melkweg zijn ongeveer even groot.” De passage kan wel sterren uit hun moederstelsel slingeren. Als onze nakomelingen dan nog in de buurt van de zon wonen – inmiddels opgezwollen tot rode reus – staat ze een prachtig schouwspel te wachten.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 14 december 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.