DE REIS VAN DE ZON DE REIS VAN DE ZON DOOR HET DOOR HET

MELKWEGSTELSELMELKWEGSTELSEL

Ervaringen tijdens de laatste kosmische jaren Ervaringen tijdens de laatste kosmische jaren

C .de JagerC .de Jager

De zon in het De zon in het melkwegstelselmelkwegstelsel

AFSTANDEN EN AFSTANDEN EN AFMETINGENAFMETINGEN

DE SPIRAALARMEN DE SPIRAALARMEN Daarin de Daarin de zon in de ‘locale Uitloper’ of de ‘Orion Uitloper’ of zon in de ‘locale Uitloper’ of de ‘Orion Uitloper’ of ‘Orion Arm’‘Orion Arm’

Beweging van de zon: het Beweging van de zon: het apexapexIn Hercules, 18u 04m, 30In Hercules, 18u 04m, 30oo; snelheid: 20 km/sec t.o.v. ; snelheid: 20 km/sec t.o.v. omgeving. Omloopsnelheid om Melkwegcentrum is 220 omgeving. Omloopsnelheid om Melkwegcentrum is 220 km/seckm/sec

Zonnewind botst op Zonnewind botst op interstellair gas – zo ontstaat interstellair gas – zo ontstaat de heliosfeerde heliosfeer

Eigenschappen van de Eigenschappen van de heliosfeerheliosfeer

Een beschermende magnetische Een beschermende magnetische

wandwand

• Elektrisch geladen deeltjes worden in Elektrisch geladen deeltjes worden in de heliopauze afgebogende heliopauze afgebogen

• Reden: elektrisch geladen deeltje Reden: elektrisch geladen deeltje wordt afgebogen in magnetisch veld wordt afgebogen in magnetisch veld

• Die deeltjes bereiken ons dus nietDie deeltjes bereiken ons dus niet• Maar neutrale atomen en moleculen Maar neutrale atomen en moleculen

en ongeladen stofdeeltjes gaan en ongeladen stofdeeltjes gaan ongehinderd door ongehinderd door

Ruimtesonde Ulysses Ruimtesonde Ulysses detecteerde interstellaire detecteerde interstellaire stofdeeltjes (mstofdeeltjes (m-2-2 s s-1-1))

Onze nabije omgeving Onze nabije omgeving

Zon verblijft nu in de Orion-Zon verblijft nu in de Orion-uitloper (korte zijarm) van het uitloper (korte zijarm) van het Melkwegstelsel; beweegt daar Melkwegstelsel; beweegt daar

door de ‘nabije’ omgeving door de ‘nabije’ omgeving

Inhoud van een spiraalarm:Inhoud van een spiraalarm:

• Hoofdzaak: IJl gasHoofdzaak: IJl gas, met daarin diverse bestanddelen:, met daarin diverse bestanddelen:• Grote Moleculaire WolkenGrote Moleculaire Wolken (Giant Molecular Clouds): (Giant Molecular Clouds):

koele, vrij dichte gaswolken; bevatten veel materie; tot koele, vrij dichte gaswolken; bevatten veel materie; tot voor honderdduizenden zonnen; hier ontstaan sterrenvoor honderdduizenden zonnen; hier ontstaan sterren

• Open sterhopen: Open sterhopen: ‘Recent’ gevormde sterverzamelingen, ‘Recent’ gevormde sterverzamelingen, gem. 50 miljoen jaar oud en niet ouder dan miljard jarengem. 50 miljoen jaar oud en niet ouder dan miljard jaren

• Sterassociaties: Sterassociaties: jonge open hopen met jonge nog niet jonge open hopen met jonge nog niet ontplofte zware sterren; hoogstens tiental miljoen jaarontplofte zware sterren; hoogstens tiental miljoen jaar

• Supernova resten:Supernova resten: gas van ontplofte supernovae gas van ontplofte supernovae• Gasbogen: Gasbogen: de sterrenwind van hete sterrende sterrenwind van hete sterren• Daartussen: Daartussen: ‘lege’ ruimten‘lege’ ruimten (voorbeeld: de locale bel) (voorbeeld: de locale bel)

Grote koele gaswolk om Grote koele gaswolk om OrionOrionGrote Moleculaire Wolken in Orion: broedplaats van Grote Moleculaire Wolken in Orion: broedplaats van sterrensterren

Moleculaire wolk in OrionMoleculaire wolk in Orion

LinksLinks: in zichtbaar licht; : in zichtbaar licht; rechtsrechts: infrarode opname: infrarode opname

Barnard’s lus in OrionBarnard’s lus in Orion

De Grote Magellaanse Wolk De Grote Magellaanse Wolk met gebieden van met gebieden van stervorming stervorming (IR; Akari)(IR; Akari)

Open sterhoop: de PlejadenOpen sterhoop: de Plejaden

Open hopen: beperkte Open hopen: beperkte leeftijdleeftijd

Open hopen vallen uiteen Open hopen vallen uiteen door: door:

• Hoofdzakelijk door ontmoetingen met Hoofdzakelijk door ontmoetingen met Grote Moleculaire WolkenGrote Moleculaire Wolken

• Ook wel door getijdenkrachten in het Ook wel door getijdenkrachten in het MelkwegstelselMelkwegstelsel

• Ook door stellair massaverliesOok door stellair massaverlies

(Lamers en Gielis, 2006)(Lamers en Gielis, 2006)

Sterassociaties: jonge Sterassociaties: jonge structurenstructuren

• Bevatten hete jonge sterren, die nog niet Bevatten hete jonge sterren, die nog niet de tijd hadden om in hun evolutie af te de tijd hadden om in hun evolutie af te koelenkoelen

• Daaronder ook zware sterren, die nog niet Daaronder ook zware sterren, die nog niet geëxplodeerd zijngeëxplodeerd zijn

• Associaties zijn erg jong; niet ouder dan Associaties zijn erg jong; niet ouder dan enkele tientallen miljoenen jarenenkele tientallen miljoenen jaren

• Lopen binnen die tijd uiteen; de sterren Lopen binnen die tijd uiteen; de sterren koelen af; zware sterren exploderenkoelen af; zware sterren exploderen

De Zeta Perseï associatieDe Zeta Perseï associatie 1,3 miljoen jaar oud 1,3 miljoen jaar oud (Blaauw)(Blaauw)

De Scorpio Centaurus De Scorpio Centaurus AssociatieAssociatie

Vela supernova resten Vela supernova resten afstand ca. 800 lichtjaar; explosie ca. 11000 jaar afstand ca. 800 lichtjaar; explosie ca. 11000 jaar geledengeleden

Ander deel van Vela SN restAnder deel van Vela SN rest

Onze nabije omgevingOnze nabije omgeving Afmetingen van de afbeelding: 3000 bij 4000 ljAfmetingen van de afbeelding: 3000 bij 4000 lj

Zon verbleef ca 10 miljoen Zon verbleef ca 10 miljoen jaren in de (vrij lege) ‘lokale jaren in de (vrij lege) ‘lokale bel’ bel’ • Ontmoet nu de aanstormende uitlopers Ontmoet nu de aanstormende uitlopers

van de Scorpio-Sagittarius wolk van de Scorpio-Sagittarius wolk • Dit is een vrij heet gas Dit is een vrij heet gas • Zie ook de Gum nevel ( ca. 40Zie ook de Gum nevel ( ca. 40oo omvang omvang

aan zuidelijk hemel; op afstand van ca. aan zuidelijk hemel; op afstand van ca. 1000 lj; omvang ook 1000 lj; oorsprong 1000 lj; omvang ook 1000 lj; oorsprong onbekende supernova; lang geleden) onbekende supernova; lang geleden)

• In de Gum nevel de Vela SN resten In de Gum nevel de Vela SN resten

40 000 jaar geleden begon onze 40 000 jaar geleden begon onze ontmoeting met de ‘Cluster of Local ontmoeting met de ‘Cluster of Local Interstellar Clouds’Interstellar Clouds’

De loop door De loop door MelkwegstelselMelkwegstelsel

Ontmoetingen met Ontmoetingen met spiraalarmenspiraalarmen

De rotatie van het De rotatie van het MelkwegstelselMelkwegstelsel

• Melkwegstelsel roteert; zon loopt met 220 Melkwegstelsel roteert; zon loopt met 220 km/sec in ca. 250 miljoen jaar eenmaal om km/sec in ca. 250 miljoen jaar eenmaal om de kernde kern

• Dit noemen we een ‘kosmisch jaar’Dit noemen we een ‘kosmisch jaar’

• Geen regelmatige cirkel- of elliptische Geen regelmatige cirkel- of elliptische beweging want de aantrekking is niet van beweging want de aantrekking is niet van uit één punt uit één punt

• Zon is 4,57 miljard jaar oud: dit zijn bijna Zon is 4,57 miljard jaar oud: dit zijn bijna 20 kosmische jaren20 kosmische jaren

Uit de Orion uitloper naar andere Uit de Orion uitloper naar andere armenarmen

Ander belangrijk aspectAnder belangrijk aspect

• Bewegingsrichting van zon ligt niet in het Bewegingsrichting van zon ligt niet in het vlak van het Melkwegstelsel; we bewegen vlak van het Melkwegstelsel; we bewegen er nu van afer nu van af

• Zon komt zo regelmatig ‘boven’ of ‘onder’ Zon komt zo regelmatig ‘boven’ of ‘onder’ vlakvlak

• Aantrekking van de Melkwegmassa Aantrekking van de Melkwegmassa produceert zo een golvende beweging produceert zo een golvende beweging met een amplitude van ca. 100 pc (≈ 330 met een amplitude van ca. 100 pc (≈ 330 lichtjaar) lichtjaar)

Passages door het Passages door het MelkwegvlakMelkwegvlak

• Bij deze golfbeweging kruisen we Bij deze golfbeweging kruisen we Melkwegvlak elke 35 miljoen jarenMelkwegvlak elke 35 miljoen jaren

• Laatste kruising was enkele Laatste kruising was enkele miljoenen jaren geleden miljoenen jaren geleden

• Zon beweegt nu verder naar ‘boven’Zon beweegt nu verder naar ‘boven’

• Over 15 miljoen jaar weer ‘omlaag’ Over 15 miljoen jaar weer ‘omlaag’

Schets van de Schets van de beweging beweging differentiële rotatie met differentiële rotatie met ΩΩzonzon > > ΩΩpp

Doorgangen door Doorgangen door spiraalarmenspiraalarmen• Gemiddeld eens per 145 miljoen jarenGemiddeld eens per 145 miljoen jaren• Dit is geconstateerd door gemeten Dit is geconstateerd door gemeten

verhoogde kosmische straling (die verhoogde kosmische straling (die geproduceerd wordt door exploderende geproduceerd wordt door exploderende supernovae; deze explosies komen supernovae; deze explosies komen alleen in spiraalarmen voor)alleen in spiraalarmen voor)

• Verhoogde kosmische straling wordt Verhoogde kosmische straling wordt gemeten door midden van meteorieten gemeten door midden van meteorieten

Hoe kosmische straling in Hoe kosmische straling in verleden te meten?verleden te meten?

• Meteoriet ontstond bij een botsing: Meteoriet ontstond bij een botsing: verbrijzeling van groter stukverbrijzeling van groter stuk

• Bestraling door kosmische straling produceert Bestraling door kosmische straling produceert radioactieve deeltjes. Deze vallen uiteen: hun radioactieve deeltjes. Deze vallen uiteen: hun aantal vergelijken we met aantal aantal vergelijken we met aantal eindproducten van uiteenvallen; dit geeft de eindproducten van uiteenvallen; dit geeft de bestralingstijdbestralingstijd

• Het totale aantal is maat voor intensiteit van Het totale aantal is maat voor intensiteit van kosmische straling gedurende bestralingstijd kosmische straling gedurende bestralingstijd

Bijzonder resultaat: intensiteit Bijzonder resultaat: intensiteit kosmische straling blijkt in kosmische straling blijkt in antifase met temperatuur op antifase met temperatuur op aardeaarde

Hoe vroegere Hoe vroegere aardatmosferische aardatmosferische temperaturen te meten?temperaturen te meten?• In sedimenten: vergelijk hoeveelheid In sedimenten: vergelijk hoeveelheid

1818O isotoop deeltjes met O isotoop deeltjes met 1616O : hun O : hun verhouding is afhankelijk van verhouding is afhankelijk van temperatuur bij opslagtemperatuur bij opslag

• Er zijn nog andere methoden (zoals Er zijn nog andere methoden (zoals 33He in zeebodem sedimenten)He in zeebodem sedimenten)

• Ook het voorkomen van perioden Ook het voorkomen van perioden met ijstijden is een aanwijzingmet ijstijden is een aanwijzing

Onze reis gedurende laatste Onze reis gedurende laatste vier kosmische jaren vier kosmische jaren (Shaviv, 2006)(Shaviv, 2006)