MELKWEGSTELSELSMELKWEGSTELSELS

Ontstaan en ontwikkeling van galaxiesOntstaan en ontwikkeling van galaxies

C. de C. de JagerJager

Een voorbeeld: ons eigen Een voorbeeld: ons eigen Melkwegstelsel (galaxis)Melkwegstelsel (galaxis)

De naam verwijst naar de De naam verwijst naar de Melkwegband (Melkwegband (gala (gr) = melkgala (gr) = melk).).De melkweg is vooral op het De melkweg is vooral op het

zuidelijk halfrond fraai zichtbaar zuidelijk halfrond fraai zichtbaar

De melkweg gezien vanuit De melkweg gezien vanuit Mauna Kea (Hawaï; 4200 Mauna Kea (Hawaï; 4200 meter hoogte)meter hoogte)

Een detail: sterren, gas- en Een detail: sterren, gas- en stofwolkenstofwolken

In de Melkwegband zien we het In de Melkwegband zien we het Melkwegstelsel: Melkwegstelsel: een kern en een kern en (spiraal-)armen(spiraal-)armen

Meer gedetailleerd: ons Melkwegstelsel Meer gedetailleerd: ons Melkwegstelsel

heeft een balkvormige kernheeft een balkvormige kern

Enkele getallen over ons Enkele getallen over ons Melkwegstelsel Melkwegstelsel

• Afmeting ca. 100.000 lichtjarenAfmeting ca. 100.000 lichtjaren• Dikte ca. 1000 lichtjaren; dus heel plat!Dikte ca. 1000 lichtjaren; dus heel plat!• Totale Totale zichtbarezichtbare massa: 200 miljard massa: 200 miljard

zonsmassa’s zonsmassa’s • Totale Totale aantrekkendeaantrekkende massa: 3 biljoen massa: 3 biljoen

zonsmassa’s; dus ca. 90% onzichtbare zonsmassa’s; dus ca. 90% onzichtbare materie!materie!

• Zon loopt eenmaal rond in 250 miljoen jaar Zon loopt eenmaal rond in 250 miljoen jaar • Oudste ster (HE 1523-0901) is 13,2 miljard Oudste ster (HE 1523-0901) is 13,2 miljard

jaar oud; bestond ons stelsel toen al?jaar oud; bestond ons stelsel toen al?

Er zijn veel meer stelsels; NGC1512 lijkt op ons Er zijn veel meer stelsels; NGC1512 lijkt op ons stelselstelsel

Galaxies in soortenGalaxies in soorten

Edwin Hubble (1936) deed een Edwin Hubble (1936) deed een eerste poging tot classificatie:eerste poging tot classificatie:

spiralen, balkspiralen, elliptische spiralen, balkspiralen, elliptische en onregelmatige stelsels en onregelmatige stelsels

De draaikolk (NGC5194 = M51a); een De draaikolk (NGC5194 = M51a); een spiraalstelselspiraalstelsel

NGC3370 een andere spiraalNGC3370 een andere spiraal

Spiraalstelsel NGC123: Spiraalstelsel NGC123: roodachtige kern roodachtige kern bevat oude sterren; armen bevatten gas en jonge bevat oude sterren; armen bevatten gas en jonge

sterrensterren

Spiraalstelsel M81Spiraalstelsel M81

Een bijzonder stelsel: M64 – het ‘Blauwe Een bijzonder stelsel: M64 – het ‘Blauwe oog’. Bevat heel veel stof- en gaswolkenoog’. Bevat heel veel stof- en gaswolken

Balkspiraal NGC130Balkspiraal NGC130

Elliptisch stelsel ESO-325G004; Elliptisch stelsel ESO-325G004; verder weg zien we nog enkele ellipsen en verder weg zien we nog enkele ellipsen en een balkspiraaleen balkspiraalAfstand: 450 Mlj lj; massa 100 miljard Afstand: 450 Mlj lj; massa 100 miljard zonsmassa’szonsmassa’s

Enkele onregelmatige Enkele onregelmatige stelselsstelsels

Hubble’s ‘stemvork’; een eerste poging tot Hubble’s ‘stemvork’; een eerste poging tot classificatie (ca. 1930). Ellipsen worden spiralen en classificatie (ca. 1930). Ellipsen worden spiralen en onregelmatig stelselsonregelmatig stelsels

Groepen van stelselsGroepen van stelsels

Een extragalactisch stelsel Een extragalactisch stelsel (galaxie) komt zelden alleen (galaxie) komt zelden alleen

voor voor

Een klein groepje: de Een klein groepje: de Locale GroepLocale Groep met ons Melkwegstelsel, M31, M33 en met ons Melkwegstelsel, M31, M33 en

een 45-tal kleinere stelselseen 45-tal kleinere stelsels

Locale groep driedimensionaal; zie Locale groep driedimensionaal; zie ook de schaal (1 Miljoen lichtjaren)ook de schaal (1 Miljoen lichtjaren)

Barnard’s stelsel is een van de leden Barnard’s stelsel is een van de leden van de Locale Groep (1,7 Mljn lj; van de Locale Groep (1,7 Mljn lj; onregelmatig )onregelmatig )

De De Sculptor GroepSculptor Groep , een van , een van onze naaste buren, op ca. 10 onze naaste buren, op ca. 10 Mljn lj, bevat minstens 15 Mljn lj, bevat minstens 15 leden leden

Enkele leden van de Sculptor Enkele leden van de Sculptor GroepGroep

Het Seyfert sextet, op 190 Mljn ljHet Seyfert sextet, op 190 Mljn lj

De Virgo cluster, op ca. 60 Mljn De Virgo cluster, op ca. 60 Mljn lj, bevat ca. 2000 ledenlj, bevat ca. 2000 leden

Enkele leden van de Virgo Enkele leden van de Virgo clustercluster

De Coma cluster, op 300 Mljn lj, met ca. De Coma cluster, op 300 Mljn lj, met ca. 1000 leden1000 leden

Een deel van ComaEen deel van Coma

De Grote Aantrekker (the De Grote Aantrekker (the Great Attractor)Great Attractor)

Met 600 km per seconde beweegt Met 600 km per seconde beweegt de Locale Groep zich naar de de Locale Groep zich naar de

Grote Aantrekker ... of naar iets Grote Aantrekker ... of naar iets anders? anders?

Superclusters – de Grote Superclusters – de Grote

AantrekkerAantrekker • Grote Aantrekker: massa van ruim 10.000 stelsels Grote Aantrekker: massa van ruim 10.000 stelsels

op 200 Miljoen ljop 200 Miljoen lj• Staat in zelfde halfrond als de Virgo cluster, deze Staat in zelfde halfrond als de Virgo cluster, deze

staat op 60 Mljn lj staat op 60 Mljn lj • Nog verder dan de Grote Aantrekker staat een nog Nog verder dan de Grote Aantrekker staat een nog

grotere massaconcentratie: de grotere massaconcentratie: de Shapley Shapley superclustersupercluster, op ca. 650 Mljn lj, met ca. 100.000 , op ca. 650 Mljn lj, met ca. 100.000 leden waaronder 25 clusters.leden waaronder 25 clusters.

• Welke is de echte aantrekker – of effect van beide?Welke is de echte aantrekker – of effect van beide?• Onderzoek wordt bemoeilijkt door bedekking door Onderzoek wordt bemoeilijkt door bedekking door

ons eigen melkwegstelselons eigen melkwegstelsel

Deel van de Grote Deel van de Grote AantrekkerAantrekker

Ruimtelijk: clusters, Grote Aantrekker Ruimtelijk: clusters, Grote Aantrekker en het melkwegvlaken het melkwegvlak

Superclusters in ‘nabij’ heelalSuperclusters in ‘nabij’ heelal

Recente ontdekking (3 nov. Recente ontdekking (3 nov. ’09)’09)• Supercluster op 6,7 Supercluster op 6,7

Miljard lichtjaarMiljard lichtjaar

• Bevat ca. 10.000 Bevat ca. 10.000 stelselsstelsels

• Minstens 10 clustersMinstens 10 clusters

• GasfilamentenGasfilamenten

• Omvang 60 miljoen ljOmvang 60 miljoen lj

• (ESO; Chili) (ESO; Chili)

Twee conclusies uit het Twee conclusies uit het voorgaandevoorgaande

• Met de waargenomen snelheidsverschillen Met de waargenomen snelheidsverschillen tussen leden van de groepen zouden de tussen leden van de groepen zouden de groepen gauw uiteen vliegengroepen gauw uiteen vliegen

• Om toch bijeen te kunnen blijven moeten ze Om toch bijeen te kunnen blijven moeten ze ca. 10 maal meer materie bevatten: de ca. 10 maal meer materie bevatten: de ‘donkere materie’ ‘donkere materie’

• De groepen en hun donkere materie moeten De groepen en hun donkere materie moeten als geheel ontstaan zijn: gaswolken als geheel ontstaan zijn: gaswolken condenseren tot individuele wolken en die tot condenseren tot individuele wolken en die tot stelselsstelsels

Naar het begin – 13,7 Naar het begin – 13,7 miljard jaar geledenmiljard jaar geleden

Microgolfmetingen met de WMAP Microgolfmetingen met de WMAP satelliet. satelliet.

Diepe opnamen met de Hubble Diepe opnamen met de Hubble telescoop telescoop

WMAP toont het eerste heelal; fluctuaties in WMAP toont het eerste heelal; fluctuaties in de gasdichtheid maar (nog) geen sterren of de gasdichtheid maar (nog) geen sterren of

stelselsstelsels

‘‘Hubble deep fieldHubble deep field’ toont verre ’ toont verre

stelselsstelsels

Eerste fasen van het heelalEerste fasen van het heelal

• Heelal is 13,7 miljard jaar oudHeelal is 13,7 miljard jaar oud• Na ca. 0,6 tot 1 miljard jaar vormden Na ca. 0,6 tot 1 miljard jaar vormden

zich eerste stelsels en eerste sterrenzich eerste stelsels en eerste sterren• Onder de eerste stelsels zien we Onder de eerste stelsels zien we

relatief veel onregelmatige stelsels en relatief veel onregelmatige stelsels en ook veel quasarsook veel quasars

• Hypothese: door hun rotatie worden Hypothese: door hun rotatie worden de stelsels afgeplat en gaan over in de stelsels afgeplat en gaan over in spiralen spiralen

QuasarsQuasars

• Een quasar straalt ca. 1000 maal zoveel energie Een quasar straalt ca. 1000 maal zoveel energie uit als ons eigen stelseluit als ons eigen stelsel

• Quasars komen hoofdzakelijk voor in eerste fasen Quasars komen hoofdzakelijk voor in eerste fasen van het heelalvan het heelal

• Vermoedelijk zeer zwaar zwart gat in centrum, Vermoedelijk zeer zwaar zwart gat in centrum, dat materie invangt; val-energie wordt dat materie invangt; val-energie wordt uitgestraalduitgestraald

• Invang van ca. 10 zonsmassa’s per jaar is nodigInvang van ca. 10 zonsmassa’s per jaar is nodig• Hypothese: gevolg van botsingen en Hypothese: gevolg van botsingen en

samensmelten van stelsels in het jonge heelal, samensmelten van stelsels in het jonge heelal, want in jong heelal zat alles dichter bij elkaar want in jong heelal zat alles dichter bij elkaar

Vorming van Vorming van spiraalstelselsspiraalstelsels

Probleem: jonge armen om Probleem: jonge armen om een oude kerneen oude kern

Draaiende gaswolk wordt platte wolkDraaiende gaswolk wordt platte wolk

• Een rondwentelende gaswolk zal Een rondwentelende gaswolk zal afgeplat raken door de wisselwerking afgeplat raken door de wisselwerking tussen aantrekking naar de kern en tussen aantrekking naar de kern en middelpuntvliedende krachtmiddelpuntvliedende kracht

• In de gaswolk ontstaan ook sterren – In de gaswolk ontstaan ook sterren – door condensatie van gasdoor condensatie van gas

• Sterren doen niet mee aan de Sterren doen niet mee aan de afplatting maar beschrijven afplatting maar beschrijven ellipsbanen om centrumellipsbanen om centrum

Een elliptisch stelsel (weinig Een elliptisch stelsel (weinig afgeplat) bestaat uit ‘oude’ sterren afgeplat) bestaat uit ‘oude’ sterren – leeftijden tot meer dan 13 – leeftijden tot meer dan 13 miljard jaarmiljard jaar

Ellipsen versus spiralenEllipsen versus spiralen

• Ellipsen bestaan uit oude sterren, Ellipsen bestaan uit oude sterren, bevatten geen gasbevatten geen gas

• Er kunnen daar dus geen nieuwe Er kunnen daar dus geen nieuwe sterren meer gevormd wordensterren meer gevormd worden

• De kern van een spiraal lijkt op een De kern van een spiraal lijkt op een elliptisch stelselelliptisch stelsel

• Maar uit gas in de armen ontstaan Maar uit gas in de armen ontstaan sterrensterren

Spiraalarm – tijdelijk Spiraalarm – tijdelijk verschijnselverschijnsel

Armen: golven in het gasArmen: golven in het gas

• Door trage golven in het gas ver van de Door trage golven in het gas ver van de kern ontstaan dichtheids opeenhopingen; kern ontstaan dichtheids opeenhopingen; dit worden de armen dit worden de armen

• In het verdichte gas ontstaan nieuwe In het verdichte gas ontstaan nieuwe sterrensterren

• Na enkele omwentelingen van het stelsel Na enkele omwentelingen van het stelsel zijn de armen alweer verdwenenzijn de armen alweer verdwenen

• Zolang er gas is ontstaan weer nieuwe Zolang er gas is ontstaan weer nieuwe armenarmen

Rood: gasrijke gebieden van Rood: gasrijke gebieden van stervormingstervorming

Sombrero stelsel toont gas in Sombrero stelsel toont gas in evenaarvlakevenaarvlak

Spiralen meer in ijle delen van het Spiralen meer in ijle delen van het heelalheelal

• Spiraalstelsels komen hoofdzakelijk Spiraalstelsels komen hoofdzakelijk voor in de ijle delen van het heelalvoor in de ijle delen van het heelal

• Daar zijn botsingen zeldzaamDaar zijn botsingen zeldzaam• Bij een botsing tussen twee stelsels Bij een botsing tussen twee stelsels

wordt gas samengeperst – dat geeft wordt gas samengeperst – dat geeft plaatsen van hevige stervormingplaatsen van hevige stervorming

• Een voorbeeld: het Antennestelsel Een voorbeeld: het Antennestelsel • DaarnaDaarna is weinig gas meer over is weinig gas meer over

Antenne stelsels – twee Antenne stelsels – twee botsende stelsels: rijke botsende stelsels: rijke stervormingstervorming

Samengevat:Samengevat:

• Onregelmatigheden in het oergas zijn kiemen Onregelmatigheden in het oergas zijn kiemen voor galaxies en sterrenvoor galaxies en sterren

• Aanvankelijk onregelmatige stelsels worden door Aanvankelijk onregelmatige stelsels worden door rotatie regelmatigerrotatie regelmatiger

• Stelsels kunnen groeien door botsingen Stelsels kunnen groeien door botsingen • Uit botsingen ontstaan gasarme (elliptische) Uit botsingen ontstaan gasarme (elliptische)

stelsels, na de eerste fase van overmatige stelsels, na de eerste fase van overmatige stervormingstervorming

• Over ~ 3 miljard jaar botst het Andromeda stelsel Over ~ 3 miljard jaar botst het Andromeda stelsel met het onze –rijke stervorming eindigend in een met het onze –rijke stervorming eindigend in een gasarm, elliptisch stelselgasarm, elliptisch stelsel

Kortom:Kortom:

• Juist anders dan wat Hubble dacht:Juist anders dan wat Hubble dacht:

• Van onregelmatige stelselsVan onregelmatige stelsels

• Naar regelmatiger spiralenNaar regelmatiger spiralen

• Naar elliptische stelsels Naar elliptische stelsels

Presentatie nog eens zien? Presentatie nog eens zien?

Zie Zie www.cdejager.comwww.cdejager.com

Ga daar naar ‘presentaties’Ga daar naar ‘presentaties’

En dan naar ‘Evolutie van ..’En dan naar ‘Evolutie van ..’