evolutie van melkwegtelsels

1. MELKWEGSTELSELSMELKWEGSTELSELS
Ontstaan en ontwikkeling van galaxiesOntstaan en ontwikkeling van galaxies
C. de JagerC. de Jager

2. Een voorbeeld: ons eigenEen voorbeeld: ons eigen
Melkwegstelsel (galaxis)Melkwegstelsel (galaxis)
De naam verwijst naar deDe naam verwijst naar de
Melkwegband (Melkwegband (gala (gr) = melkgala (gr) = melk).).
De melkweg is vooral op het zuidelijkDe melkweg is vooral op het zuidelijk
halfrond fraai zichtbaarhalfrond fraai zichtbaar

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

4. Een detail: sterren, gas- en stofwolkenEen detail: sterren, gas- en stofwolken

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

6. Meer gedetailleerd: ons MelkwegstelselMeer gedetailleerd: ons Melkwegstelsel
heeft een balkvormige kernheeft een balkvormige kern

7. Enkele getallen over onsEnkele getallen over ons
MelkwegstelselMelkwegstelsel
• Afmeting ca. 100.000 lichtjarenAfmeting ca. 100.000 lichtjaren
• Dikte ca. 1000 lichtjaren; dus heel plat!Dikte ca. 1000 lichtjaren; dus heel plat!
• TotaleTotale zichtbarezichtbare massa: 200 miljardmassa: 200 miljard
zonsmassa’szonsmassa’s
• TotaleTotale aantrekkendeaantrekkende massa: 3 biljoenmassa: 3 biljoen
zonsmassa’s; dus ca. 90% onzichtbare materie!zonsmassa’s; dus ca. 90% onzichtbare materie!
• Zon loopt eenmaal rond in 250 miljoen jaarZon loopt eenmaal rond in 250 miljoen jaar
• Oudste ster (HE 1523-0901) is 13,2 miljard jaarOudste ster (HE 1523-0901) is 13,2 miljard jaar
oud; bestond ons stelsel toen al?oud; bestond ons stelsel toen al?

8. Er zijn veel meer stelsels; NGC1512 lijkt op ons stelselEr zijn veel meer stelsels; NGC1512 lijkt op ons stelsel

9. Galaxies in soortenGalaxies in soorten
Edwin Hubble (1936) deed een eersteEdwin Hubble (1936) deed een eerste
poging tot classificatie:poging tot classificatie:
spiralen, balkspiralen, elliptische enspiralen, balkspiralen, elliptische en
onregelmatige stelselsonregelmatige stelsels

10. De draaikolk (NGC5194 = M51a); eenDe draaikolk (NGC5194 = M51a); een
spiraalstelselspiraalstelsel

11. NGC3370 een andere spiraalNGC3370 een andere spiraal

12. Spiraalstelsel NGC123:Spiraalstelsel NGC123: roodachtige kern bevatroodachtige kern bevat
oude sterren; armen bevatten gas en jonge sterrenoude sterren; armen bevatten gas en jonge sterren

13. Spiraalstelsel M81Spiraalstelsel M81

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

15. Balkspiraal NGC130Balkspiraal NGC130

16. Elliptisch stelsel ESO-325G004;Elliptisch stelsel ESO-325G004; verderverder
weg zien we nog enkele ellipsen en eenweg zien we nog enkele ellipsen en een
balkspiraalbalkspiraal
Afstand: 450 Mlj lj; massa 100 miljardAfstand: 450 Mlj lj; massa 100 miljard
zonsmassa’szonsmassa’s

17. Enkele onregelmatige stelselsEnkele onregelmatige stelsels

18. Hubble’s ‘stemvork’; een eerste poging tot classificatie (ca.Hubble’s ‘stemvork’; een eerste poging tot classificatie (ca.
1930). Ellipsen worden spiralen en onregelmatig stelsels1930). Ellipsen worden spiralen en onregelmatig stelsels

19. Groepen van stelselsGroepen van stelsels
Een extragalactisch stelselEen extragalactisch stelsel
(galaxie) komt zelden alleen voor(galaxie) komt zelden alleen voor

20. Een klein groepje: deEen klein groepje: de Locale GroepLocale Groep met onsmet ons
Melkwegstelsel, M31, M33 en een 45-talMelkwegstelsel, M31, M33 en een 45-tal
kleinere stelselskleinere stelsels

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

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

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

24. Enkele leden van de SculptorEnkele leden van de Sculptor
GroepGroep

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

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

27. Enkele leden van de Virgo clusterEnkele leden van de Virgo cluster

28. De Coma cluster, op 300 Mljn lj, met ca. 1000De Coma cluster, op 300 Mljn lj, met ca. 1000
ledenleden

29. Een deel van ComaEen deel van Coma

30. De Grote Aantrekker (theDe Grote Aantrekker (the
Great Attractor)Great Attractor)
Met 600 km per seconde beweegt deMet 600 km per seconde beweegt de
Locale Groep zich naar de GroteLocale Groep zich naar de Grote
Aantrekker ... of naar iets anders?Aantrekker ... of naar iets anders?

31. Superclusters – de Grote AantrekkerSuperclusters – de Grote Aantrekker
• Grote Aantrekker: massa van ruim 10.000 stelsels opGrote Aantrekker: massa van ruim 10.000 stelsels op
200 Miljoen lj200 Miljoen lj
• Staat in zelfde halfrond als de Virgo cluster, deze staatStaat in zelfde halfrond als de Virgo cluster, deze staat
op 60 Mljn ljop 60 Mljn lj
• Nog verder dan de Grote Aantrekker staat een nogNog verder dan de Grote Aantrekker staat een nog
grotere massaconcentratie: degrotere massaconcentratie: de Shapley superclusterShapley supercluster, op, op
ca. 650 Mljn lj, met ca. 100.000 leden waaronder 25ca. 650 Mljn lj, met ca. 100.000 leden waaronder 25
clusters.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 onsOnderzoek wordt bemoeilijkt door bedekking door ons
eigen melkwegstelseleigen melkwegstelsel

32. Deel van de Grote AantrekkerDeel van de Grote Aantrekker

33. Ruimtelijk: clusters, Grote Aantrekker en hetRuimtelijk: clusters, Grote Aantrekker en het
melkwegvlakmelkwegvlak

34. Superclusters in ‘nabij’ heelalSuperclusters in ‘nabij’ heelal

35. Recente ontdekking (3 nov. ’09)Recente ontdekking (3 nov. ’09)
• Supercluster op 6,7Supercluster op 6,7
Miljard lichtjaarMiljard lichtjaar
• Bevat ca. 10.000Bevat ca. 10.000
stelselsstelsels
• Minstens 10 clustersMinstens 10 clusters
• GasfilamentenGasfilamenten
• Omvang 60 miljoen ljOmvang 60 miljoen lj
• (ESO; Chili)(ESO; Chili)

36. Twee conclusies uit hetTwee conclusies uit het
voorgaandevoorgaande
• Met de waargenomen snelheidsverschillenMet de waargenomen snelheidsverschillen
tussen leden van de groepen zouden detussen leden van de groepen zouden de
groepen gauw uiteen vliegengroepen gauw uiteen vliegen
• Om toch bijeen te kunnen blijven moeten ze ca.Om toch bijeen te kunnen blijven moeten ze ca.
10 maal meer materie bevatten: de ‘donkere10 maal meer materie bevatten: de ‘donkere
materie’materie’
• De groepen en hun donkere materie moeten alsDe groepen en hun donkere materie moeten als
geheel ontstaan zijn: gaswolken condenseren totgeheel ontstaan zijn: gaswolken condenseren tot
individuele wolken en die tot stelselsindividuele wolken en die tot stelsels

37. Naar het begin – 13,7 miljardNaar het begin – 13,7 miljard
jaar geledenjaar geleden
Microgolfmetingen met de WMAPMicrogolfmetingen met de WMAP
satelliet.satelliet.
Diepe opnamen met de HubbleDiepe opnamen met de Hubble
telescooptelescoop

38. WMAP toont het eerste heelal; fluctuaties in deWMAP toont het eerste heelal; fluctuaties in de
gasdichtheid maar (nog) geen sterren of stelselsgasdichtheid maar (nog) geen sterren of stelsels

39. ‘‘Hubble deep fieldHubble deep field’ toont verre stelsels’ toont verre stelsels

40. 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 zichNa ca. 0,6 tot 1 miljard jaar vormden zich
eerste stelsels en eerste sterreneerste stelsels en eerste sterren
• Onder de eerste stelsels zien we relatiefOnder de eerste stelsels zien we relatief
veel onregelmatige stelsels en ook veelveel onregelmatige stelsels en ook veel
quasarsquasars
• Hypothese: door hun rotatie worden deHypothese: door hun rotatie worden de
stelsels afgeplat en gaan over in spiralenstelsels afgeplat en gaan over in spiralen

41. QuasarsQuasars
• Een quasar straalt ca. 1000 maal zoveel energie uit alsEen quasar straalt ca. 1000 maal zoveel energie uit als
ons eigen stelselons eigen stelsel
• Quasars komen hoofdzakelijk voor in eerste fasen vanQuasars komen hoofdzakelijk voor in eerste fasen van
het heelalhet heelal
• Vermoedelijk zeer zwaar zwart gat in centrum, datVermoedelijk zeer zwaar zwart gat in centrum, dat
materie invangt; val-energie wordt uitgestraaldmaterie invangt; val-energie wordt uitgestraald
• Invang van ca. 10 zonsmassa’s per jaar is nodigInvang van ca. 10 zonsmassa’s per jaar is nodig
• Hypothese: gevolg van botsingen en samensmelten vanHypothese: gevolg van botsingen en samensmelten van
stelsels in het jonge heelal, want in jong heelal zat allesstelsels in het jonge heelal, want in jong heelal zat alles
dichter bij elkaardichter bij elkaar

42. Vorming van spiraalstelselsVorming van spiraalstelsels
Probleem: jonge armen om eenProbleem: jonge armen om een
oude kernoude kern

43. Draaiende gaswolk wordt platte wolkDraaiende gaswolk wordt platte wolk
• Een rondwentelende gaswolk zal afgeplatEen rondwentelende gaswolk zal afgeplat
raken door de wisselwerking tussenraken door de wisselwerking tussen
aantrekking naar de kern enaantrekking naar de kern en
middelpuntvliedende krachtmiddelpuntvliedende kracht
• In de gaswolk ontstaan ook sterren – doorIn de gaswolk ontstaan ook sterren – door
condensatie van gascondensatie van gas
• Sterren doen niet mee aan de afplattingSterren doen niet mee aan de afplatting
maar beschrijven ellipsbanen om centrummaar beschrijven ellipsbanen om centrum

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

45. 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 sterrenEr kunnen daar dus geen nieuwe sterren
meer gevormd wordenmeer gevormd worden
• De kern van een spiraal lijkt op eenDe kern van een spiraal lijkt op een
elliptisch stelselelliptisch stelsel
• Maar uit gas in de armen ontstaan sterrenMaar uit gas in de armen ontstaan sterren

46. Spiraalarm – tijdelijk verschijnselSpiraalarm – tijdelijk verschijnsel

47. Armen: golven in het gasArmen: golven in het gas
• Door trage golven in het gas ver van de kernDoor trage golven in het gas ver van de kern
ontstaan dichtheids opeenhopingen; dit wordenontstaan dichtheids opeenhopingen; dit worden
de armende armen
• In het verdichte gas ontstaan nieuwe sterrenIn het verdichte gas ontstaan nieuwe sterren
• Na enkele omwentelingen van het stelsel zijn deNa enkele omwentelingen van het stelsel zijn de
armen alweer verdwenenarmen alweer verdwenen
• Zolang er gas is ontstaan weer nieuwe armenZolang er gas is ontstaan weer nieuwe armen

48. Rood: gasrijke gebieden van stervormingRood: gasrijke gebieden van stervorming

49. Sombrero stelsel toont gas in evenaarvlakSombrero stelsel toont gas in evenaarvlak

50. Spiralen meer in ijle delen van het heelalSpiralen meer in ijle delen van het heelal
• Spiraalstelsels komen hoofdzakelijk voorSpiraalstelsels komen hoofdzakelijk voor
in de ijle delen van het heelalin de ijle delen van het heelal
• Daar zijn botsingen zeldzaamDaar zijn botsingen zeldzaam
• Bij een botsing tussen twee stelsels wordtBij een botsing tussen twee stelsels wordt
gas samengeperst – dat geeft plaatsengas samengeperst – dat geeft plaatsen
van hevige stervormingvan hevige stervorming
• Een voorbeeld: het AntennestelselEen voorbeeld: het Antennestelsel
• DaarnaDaarna is weinig gas meer overis weinig gas meer over

51. Antenne stelsels – twee botsendeAntenne stelsels – twee botsende
stelsels: rijke stervormingstelsels: rijke stervorming

52. Samengevat:Samengevat:
• Onregelmatigheden in het oergas zijn kiemen voorOnregelmatigheden in het oergas zijn kiemen voor
galaxies en sterrengalaxies en sterren
• Aanvankelijk onregelmatige stelsels worden door rotatieAanvankelijk onregelmatige stelsels worden door rotatie
regelmatigerregelmatiger
• Stelsels kunnen groeien door botsingenStelsels kunnen groeien door botsingen
• Uit botsingen ontstaan gasarme (elliptische) stelsels, naUit botsingen ontstaan gasarme (elliptische) stelsels, na
de eerste fase van overmatige stervormingde eerste fase van overmatige stervorming
• Over ~ 3 miljard jaar botst het Andromeda stelsel metOver ~ 3 miljard jaar botst het Andromeda stelsel met
het onze –rijke stervorming eindigend in een gasarm,het onze –rijke stervorming eindigend in een gasarm,
elliptisch stelselelliptisch stelsel

53. 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 stelselsNaar elliptische stelsels

54. Presentatie nog eens zien?Presentatie nog eens zien?
ZieZie www.cdejager.comwww.cdejager.com
Ga daar naar ‘presentaties’Ga daar naar ‘presentaties’
En dan naar ‘Evolutie van ..’En dan naar ‘Evolutie van ..’