Het geheim van de vorming van spiraalstelsels is onthuld

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Weet je wat mij het meest verbaast? Het feit dat we de wereld om ons heen als vanzelfsprekend beschouwen. Dieren, planten, de wetten van de natuurkunde en de ruimte worden door veel mensen gezien als iets dat zo alledaags en saai is dat ze feeën, geesten, monsters en hekserij uitvinden. Mee eens, dit is verbazingwekkend, want het feit van ons bestaan is magisch.

Kijk naar dezelfde giraffen - hoe zijn zulke dingen met een lange nek ontstaan? En hoe zit het met vogelbekdieren, echidna's, stekelvarkens en alle andere dieren? Ik denk dat je begrijpt wat ik bedoel. Hetzelfde geldt voor de ruimte. Is het bestaan van planeten, sterren en sterrenstelsels niet verbazingwekkend? En is het niet geweldig dat we ze kunnen bestuderen? Dus het Melkwegstelsel (waarin onze zon en aarde zich bevinden) is een van de miljarden sterrenstelsels in de uitgestrektheid van het oneindige heelal, maar we zijn erin geslaagd om erachter te komen welke vorm het is en welke vorm de meeste sterrenstelsels in het waarneembare heelal hebben hebben. In dit artikel leer je iets verbazingwekkends over de wereld waarin we leven, namelijk waarom zijn sommige sterrenstelsels spiraalvormig?

Wat is een melkweg?

In de ruimte wordt alles gecontroleerd door de zwaartekracht. Zonder haar zou het universum in de uitgestrektheid van de oneindig uitdijende - en zelfs met versnelling - geen enkel sterrenstelsel hebben. Na de oerknal, die 13,8 miljard jaar geleden plaatsvond, bleef het universum uitdijen en koelde het geleidelijk af. Na het einde van de middeleeuwen - te beginnen met de condensatie van neutraal gas - begonnen zich geleidelijk klonten materie te vormen.

De donkere middeleeuwen zijn de periode van ontwikkeling van het heelal waarin de eerste sterren en relikwiestraling werden gevormd.

In feite is een melkwegstelsel een groot door zwaartekracht gebonden systeem van clusters van materie, sterren, wolken van gas en stof, donkere materie en planeten. Bovendien bewegen alle objecten in de melkweg ten opzichte van het gemeenschappelijke zwaartepunt - een superzwaar zwart gat dat zich in het hart van sterrenstelsels bevindt. Vreemd, niet? Daarom turen wetenschappers in de diepten van de ruimte om zoveel mogelijk te weten te komen over deze mysterieuze plek.

Achtergrondstraling (of kosmische microgolfachtergrondstraling) is thermische straling die het heelal gelijkmatig vult. Er wordt aangenomen dat de relikwiestraling is ontstaan in het tijdperk van het vroege heelal, dat wil zeggen kort na de oerknal

Welke vorm hebben sterrenstelsels?

Het zal je misschien verbazen, maar gedetailleerde studies van sterrenstelsels begonnen pas in de jaren twintig van de vorige eeuw. Hoewel de sterren en planeten nooit van menselijke aandacht zijn verstoken, heeft de eminente wetenschapper Edwin Hubble de basis gelegd voor extragalactische astronomie. Hij bewees dat veel van de door astronomen waargenomen nevels andere sterrenstelsels bleken te zijn die uit talloze sterren waren samengesteld. Hubble heeft meer dan duizend sterrenstelsels bestudeerd en de afstanden tot sommige ervan bepaald. Bovendien was het Edwin Hubble die voor het eerst drie hoofdtypen sterrenstelsels identificeerde: spiraalvormig, elliptisch en onregelmatig. Het bleek dat spiraalstelsels in de uitgestrektheid van het heelal vaker voorkomen dan andere. Welnu, meer dan de helft van de sterrenstelsels is spiraalvormig, inclusief de Melkweg, de Andromeda-melkweg en de Driehoek-melkweg. Maar waarom?

Magnetische velden zijn de sleutel tot het ontrafelen van de mysteries van spiraalstelsels

Wetenschappers staan nog steeds versteld van spiraalstelsels en hoe ze vorm krijgen, met sierlijke armen vol sterren. In feite zijn spiraalstelsels de iconische vorm van de meeste sterrenstelsels in het universum. In een poging te begrijpen waarom, kijken astronomen nauwlettend toe naar spiraalstelsels die verschillen van de Melkweg. Wetenschappers hebben onlangs het sterrenstelsel M77, ook bekend als NGC 1068, geobserveerd met behulp van het SOFIA stratosferische observatorium voor infraroodastronomie en presenteerden hun resultaten in een nieuwe studie, die binnenkort zal worden gepubliceerd in The Astrophysical Journal.

Een magnetisch veld is een speciaal soort materie waardoor de interactie tussen bewegende geladen deeltjes wordt uitgevoerd.

Volgens de auteurs van het werk in een officieel persbericht spelen magnetische velden een grote rol bij de vorming van spiraalstelsels zoals M 77. Magnetische velden zijn onzichtbaar, maar kunnen de evolutie van sterrenstelsels beïnvloeden. Tegenwoordig begrijpen wetenschappers vrij goed hoe de zwaartekracht de galactische structuren beïnvloedt, maar de rol van magnetische velden in deze processen valt nog te bezien.

M 77 is een spiraalstelsel op ongeveer 47 miljoen lichtjaar van de aarde. De onderzoekers concludeerden dat M 77 een actieve galactische kern heeft, die een superzwaar zwart gat bevat dat twee keer zo zwaar is als Sagittarius A*, het zwarte gat in het centrum van de Melkweg. M 77 is groter dan de Melkweg: de straal is ongeveer 85.000 lichtjaar en de straal van de Melkweg is ongeveer 53.000. Er zijn echter ongeveer 300 miljard sterren in de M77-melkweg, terwijl er in de Melkweg ongeveer 250 miljard tot 400. De spiraalarmen van M 77 zijn gevuld met gebieden met intense stervorming, de zogenaamde stellaire zonnevlammen. De magnetische veldlijnen volgen nauw de spiraalarmen, hoewel ze met een gewone telescoop niet te zien zijn. Gelukkig kan SOFIA dit doen, waardoor astronomen weten dat het bestaan van magnetische velden een wijdverbreide theorie ondersteunt die verklaart hoe de armen van spiraalstelsels vorm krijgen. Het wordt "dichtheidsgolftheorie" genoemd.

De dichtheidsgolftheorie werd in de jaren zestig voorgesteld om de spiraalstructuur van spiraalstelsels te verklaren. Volgens deze theorie zijn de armen van spiraalstelsels geen materiële formaties, maar gebieden met een verhoogde dichtheid, die in wezen op verkeersopstoppingen lijken.

Dus de galactische armen zijn het zichtbare deel van de dichtheidsgolven zelf, en de sterren bewegen erin en eruit. De armen van spiraalstelsels zijn dus geen permanente structuren gemaakt van sterren, hoewel ze er wel zo uitzien. Waarnemingen met SOFIA hebben aangetoond dat magnetische veldlijnen zich uitstrekken langs de hele arm van het M77-sterrenstelsel op een afstand van 24.000 lichtjaar. Volgens de verkregen resultaten comprimeren de zwaartekrachten die hebben bijgedragen aan het creëren van de spiraalvorm van de melkweg als het ware de magnetische velden, waardoor de theorie van dichtheidsgolven wordt bevestigd. Pure ruimtegekte, nietwaar?

Deze studie behandelt echter slechts één spiraalstelsel, dus astronomen hebben nog veel werk voor de boeg. Het blijft onbekend welke rol de magnetische veldlijnen kunnen spelen in de structuur van andere sterrenstelsels, ook de verkeerde, maar ondanks een enorm aantal vragen hebben we al veel geleerd over de wereld waarin we leven en deze kennis wekt alleen maar nieuwsgierigheid.