Astronomen komen in hun waarnemingen vaak fenomenen tegen die niet alleen moeilijk te verklaren zijn, maar ook gewoonweg onmogelijk te beschrijven. Hoe verder we de ruimte in kijken, hoe meer van dergelijke verschijnselen we aantreffen. We stellen voor dat je jezelf vertrouwd maakt met een dozijn van enkele van de meest interessante galactische verschijnselen en eigenaardigheden die in de loop van de jaren van nauwgezette contemplatie van de ruimte zijn verzameld.
Triangulum II Galaxy
Gelegen aan de rand van de Melkweg, heeft het Triangulum II-sterrenstelsel al veel astronomen verbaasd met zijn ongelooflijk snelle sterren. Onze kleine galactische buurman bevat een record klein aantal van hen - slechts ongeveer 1000 (in de Melkweg bijvoorbeeld zijn er 100 miljard). In Triangulum II schuilt echter een kolossale massa.
Bij het observeren van dit sterrenstelsel merkte de Keck Large Telescope, gelegen op de Mauna Kea-vulkaan op Hawaï, zes sterren veel sneller op dan verwacht. Het feit is dat de melkweg zo donker is dat alleen deze zes sterren zichtbaar waren door de telescoop. Maar zelfs dankzij deze sterren konden onderzoekers de zwaartekrachten van Triangulum II en zijn totale massa berekenen. Het bleek dat de melkweg zwaarder is dan de gecombineerde massa van al zijn sterren.
Wetenschappers hebben ontdekt dat dit sterrenstelsel de hoogste concentratie donkere materie bevat van alle sterrenstelsels die eerder zijn bestudeerd. Desalniettemin geloven Franse astronomen van de Universiteit van Straatsburg dat de reden voor zo'n sterke verstrooiing van sterren en de zwakte van de melkweg het effect is van de zwaartekrachten van de melkwegstelsels naast Triangulum II.
Zo'n hoge concentratie donkere materie in Triangulum II geeft wetenschappers een directe kans om te proberen deze vreemde substantie te bestuderen, die goed is voor 24 procent van de totale massa van het universum. Omdat dit sterrenstelsel maar heel weinig sterren bevat, produceert het vrijwel geen gammastraling, waardoor het de kans krijgt om röntgenkrachten te detecteren die afkomstig zijn van de interactie van donkere materie. Aangezien de melkweg vrijwel dood is, moeten deze signalen duidelijk worden geregistreerd, met weinig of geen vervorming door de veelheid aan kosmische energiebronnen die aanwezig zijn in meer "levendige" gebieden.
Promotie video:
Mysterieuze galactische ring
Amerikaanse en Hongaarse astronomen stuitten onlangs op een structuur in de ruimte die zo groot bleek te zijn dat het moeilijk te geloven is in het bestaan ervan. Deze structuur bleek een cluster van sterrenstelsels te zijn die een soort ring vormden die zich uitstrekt over bijna 5 miljard lichtjaar. Dit object is zo groot dat het er in de nachtelijke hemel in het optische bereik 70 keer groter uitziet dan de volle schijf van de maan.
Astronomen waren in staat om de geschatte grootte van deze kosmische ring te berekenen vanwege de gelijkenis van de zeven waargenomen uitbarstingen van gammastraling - een van de grootste verschijnselen van het vrijkomen van explosieve energie in de ruimte. Gammastraaluitbarstingen treden meestal op wanneer een ster in een superheldere supernova gaat en vervolgens in een zwart gat verandert.
Omdat de waargenomen uitbarstingen praktisch op dezelfde afstand van elkaar lagen, gingen astronomen ervan uit dat ze deel uitmaakten van dezelfde kosmische megastructuur. Het is natuurlijk ook niet de moeite waard om de kans op toeval terzijde te schuiven. Het bestaan van een galactische ring van deze grootte is in tegenspraak met onze kosmologische modellen, die de limiet voor de grootte van de grootste objecten in het universum beschrijven, die volgens deze modellen ongeveer 1,2 miljard lichtjaar is.
En zelfs als deze ring bestaat, waarom is hij dan zo groot? Niemand kent het antwoord op deze vraag nog. Er zijn echter suggesties dat dezelfde mysterieuze donkere materie op de een of andere manier verantwoordelijk is voor het creëren van dergelijke ruimtevoorwerpen van ongelooflijke grootte.
Tayna Galaxy
Door de kracht van de Hubble- en Spitzer-ruimtetelescopen te combineren, hebben astronomen een van de verste objecten in het universum ontdekt. Tegelijkertijd geloven wetenschappers dat dit object slechts 400 miljoen jaar na de oerknal verscheen. Dat wil zeggen, het is ook een van de oudste objecten in het heelal. Dit object is een nauwelijks zichtbaar en extreem vervaagd sterrenstelsel, genaamd Tayna, wat 'eerstgeborene' betekent in het Zuid-Amerikaanse dialect. Tot nu toe hebben wetenschappers 22 van deze "eerstgeboren" sterrenstelsels ontdekt, die kort na de oerknal zijn ontstaan.
Er was de kracht van twee van de beste ruimtetelescopen van de mensheid voor nodig om de Tayna-melkweg te vinden, en veel hulp van de melkwegcluster MACS J0416.1-2403, op ongeveer vier miljard lichtjaar afstand. Met een massa van een biljard zonnen, trekt deze cluster van melkwegstelsels een ongelooflijke hoeveelheid licht aan, waardoor een zwaartekrachtlens ontstaat en het zicht op Tayna, dat zich er in wezen achter bevindt, mogelijk maakt. De James Webb-telescoop, die in 2018 de ruimte in zal worden gestuurd, zal ons een beter zicht geven op dit sterrenstelsel en veel meer details geven over deze vertegenwoordiger van de eerste galactische objecten in het universum.
Galactische oppas
Astronomen zijn niet helemaal zeker van hun kennis over hoe sterrenstelsels ontstaan. Het is algemeen aanvaard dat sterrenstelsels alle benodigde materie voor hun vorming uit de intergalactische omgeving halen. Er zijn echter andere aannames. Volgens een van hen vindt de initiële vorming van een melkwegstelsel plaats door een dichte opeenhoping van donkere materie, waaromheen wolken waterstof en andere gassen zich beginnen op te hopen, aangetrokken door zwaartekrachten. Een andere theorie is dat sterrenstelsels worden gevormd uit materie uit een specifieke bron. De eerste optie is te lang om aan de hand van observatiegegevens te worden geverifieerd. Niemand keek ooit naar de tweede.
Tenminste tot voor kort. Onderzoekers van het California Institute of Technology met behulp van het Cosmic Web Imager-instrument gemonteerd op de Hale Telescope van Palomar Observatory ontdekten een protogalactische schijf (een heel jong, net gevormd sterrenstelsel) op 10 miljard lichtjaar afstand. Het bestaat uit heet gas, waarvan het volume wordt vergroot door het koude gas dat het jonge sterrenstelsel ontvangt van de gloeidraad van het zogenaamde Kosmische Web, waarna het sterrenstelsel zich vormt. Wetenschappers geloven dat dit het eerste directe bewijs is van het bestaan van het Kosmische Web, dat alles in het universum verenigt.
Door de toevallige plaatsing van twee quasars in dit gebied van de ruimte, is een deel van het spinnenweb dat gas levert aan de nieuw gevormde melkweg opgewarmd, waardoor wetenschappers zijn aanwezigheid kunnen bepalen.
Grote Magelhaense verontwaardiging
De Grote Magelhaense Wolk (LMC) en zijn dwerggezel, de Kleine Magelhaense Wolk (MMO), zijn onze naaste naburige sterrenstelsels, op een afstand van ongeveer 160.000 en 200.000 lichtjaar. Als de grootste dwergstelsels nabij de Melkweg zijn ze gemakkelijk te zien op het zuidelijk halfrond van de nachtelijke hemel.
Wetenschappers merken op dat er iets vreemds aan de hand is met de LMC. In de Tarantula-nevel, die deel uitmaakt van het LMC, hebben astronomen een ware broedplaats voor stervorming ontdekt. Maar het bleek dat hier veel minder sterren worden gevormd dan op het eerste gezicht lijkt.
Feit is dat ongeveer 5 procent van de 5900 bestudeerde grote en zeer grote sterren in het LMC niet tot dit sterrenstelsel behoren. BMO heeft ze eigenlijk van MMO gestolen. Wetenschappers kwamen tot deze conclusie nadat ze ontdekten dat deze sterren in de tegenovergestelde richting draaien in vergelijking met de rest. Bovendien is de chemische samenstelling van deze sterren helemaal niet vergelijkbaar met die welke gewoonlijk kenmerkend is voor LMC-sterren. Deze sterren bevatten veel meer zware elementen zoals ijzer en calcium. Wetenschappers geloven dat een dergelijke vruchtbaarheid van de Tarantula-nevel precies te danken is aan het feit dat de LMC sterren van de IMO steelt. Daarnaast aarzelt BMO niet om gas op te eten van zijn ruimtebuurman. In dit geval versnelt het gas zo sterk dat het de restgassen tussen de twee sterrenstelsels "ontsteekt".
Melkweg Hercules A
In het centrum van het sterrenstelsel Hercules A (3C 348) bevindt zich een gigantisch zwart gat met een massa van 2,5 miljard zonnen! Het is 1000 keer zo zwaar als de hele Melkweg en produceert twee gigantische plasmastralen die vrijwel het hele sterrenstelsel waarin ze zich bevinden, verduisteren. Bovendien strekken deze plasmastromen zich 1,5 miljoen lichtjaar uit en verduisteren andere sterrenstelsels, waaronder de Melkweg, die 15 keer zo klein is in diameter. De hoeveelheid energie die hier wordt gevonden, is erg moeilijk te beschrijven. De output-terugslag van een zwart gat in het midden in het equivalent van radiogolven is een miljard keer hoger dan die van onze zon.
Dit is genoeg om Hercules A tot een van de helderste bronnen van radiogolven te maken die ooit zijn waargenomen. De roze-rode straal in de afbeelding hierboven is een plasma van atomaire deeltjes en magnetische velden versneld tot relativistische snelheden (bijna de snelheid van het licht). Grote bolvormige sterrenhopen langs de randen duiden hoogstwaarschijnlijk op vele vroege, ongelooflijke uitbarstingen.
Helaas is dit alles onzichtbaar voor het blote oog, dat wil zeggen, het is slechts een weergave van de kunstenaar. De afbeelding is gemaakt op basis van optische gegevens van de Wide Field Camera 3 van de Hubble-telescoop, evenals waarnemingen van de Very Large Array-radiotelescoop (Super Large Antenna Array).
Oude witte dwergen van de Melkweg
Onze melkweg is erg oud. Het is bijna net zo oud als het universum zelf. Door de centrale balk van de Melkweg te observeren, hebben astronomen een cluster van 70 witte dwergen ontdekt - dichte en compacte sterren met de massa van de zon (of zelfs meer), maar niet groter dan de aarde.
Natuurlijk zijn er veel meer sterren in de balk, maar wetenschappers waren geïnteresseerd in een specifieke groep die relatief openstaat voor kosmisch stof en ongeveer 25.000 lichtjaar van de aarde verwijderd is.
Nu zijn deze sterren niets meer dan astronomische overblijfselen, maar volgens wetenschappers kunnen ze ons vertellen hoe ons sterrenstelsel is verschenen. Sommige witte dwergen worden verondersteld meer dan 12 miljard jaar oud te zijn. Bovendien denken wetenschappers dat deze witte dwergen tot de sterren behoorden die ooit onze melkweg "gezaaid" hebben. De geschiedenis van de Melkweg begon met hen. Miljoenen sterren die hun levenscyclus hebben voltooid, hebben dit voorbeeld gevolgd en hun materie over 100.000 lichtjaar verstrooid.
Een ongelooflijk helder sterrenstelsel
NASA's WISE Space Telescope heeft het helderste sterrenstelsel ontdekt dat ooit is gevonden. Zijn helderheid is gelijk aan die van meer dan 300 biljoen zonnen. De fotonen van het sterrenstelsel WISE J224607.57-052635.0 in kwestie moesten 12,5 miljard jaar reizen om hun boodschap achter te laten en ons een idee te geven van hoe het universum er bij de dageraad van zijn geboorte werkelijk uitzag.
Dit sterrenstelsel is zo helder dat het zelfs moeilijk is om naar het volledige beeld te kijken in het zicht van de kunstenaar, dat hierboven te zien is. Het dankt zijn helderheid echter helemaal niet aan de sterren. De melkweg is zo helder vanwege zijn zwarte gat. Het is zo enorm dat het tot op zekere hoogte zelfs twijfel doet rijzen over ons begrip van de fysica.
Wetenschappers zijn verrast dat het vroege universum een toevluchtsoord had kunnen zijn voor dergelijke ruimtevoorwerpen. Gewoonlijk zijn zwarte gaten beperkt in hun "gulzigheid", en de afgelopen tijd zou niet genoeg zijn geweest om het hele sterrenstelsel op te slokken. Dit zwarte gat was echter op de een of andere manier meerdere keren in staat om de "limiet van zijn vraatzucht" te overwinnen, totdat het de massa bereikte die het nu heeft. Ze heeft zich zo 'volgestopt' dat ze nu een enorme hoeveelheid energie afgeeft (uitspuugt), die letterlijk de gigantische cocon van gas raakt die zich hier bevindt, die uiteindelijk begint op te lichten met een oogverblindende aura.
Een klein sterrenstelsel met een gigantisch zwart gat
Het ultracompacte dwergstelsel M60-UCD1 zou ons begrip van zwarte gaten en het concept van dwergstelsels in het algemeen kunnen veranderen. Het is slechts 300 lichtjaar in doorsnede, wat slechts 0,2 procent is van de grootte van de Melkweg. Dit sterrenstelsel bevat echter een zwart gat met een massa van 21 miljoen zonnen. Ter vergelijking: het zwarte gat in het centrum van de Melkweg is veel groter in omvang, maar heeft een massa van slechts 4 miljoen zonnen.
Tot voor kort werd aangenomen dat de grootte van sterrenstelsels en de grootte van zwarte gaten met elkaar in verband staan. Deze ontdekking daagde dit model echter uit en suggereert dat de afmetingen van deze twee ruimtevoorwerpen volledig onvergelijkbaar kunnen zijn. En wetenschappers hebben daar een verklaring voor.
Het feit is dat M60-UCD1 niet altijd een dwergstelsel was. Astronomen van de Universiteit van Utah (VS) geloven dat dit sterrenstelsel ooit de thuisbasis was van 10 miljard sterren. Ze kwam echter te dicht bij haar grotere galactische buurman, die haar eigenlijk beroofde. Als gevolg hiervan zijn er nog maar ongeveer 140 miljoen sterren in de melkweg. Dit maakt M60-UCD1 uiteindelijk een van de kleinste sterrenstelsels met een enorm zwart gat in het midden. Dezelfde aanname van wetenschappers roept echter andere vragen op. Zijn dwergstelsels "mislukte" grote sterrenstelsels, of zijn ze allemaal op een bepaald moment in hun geschiedenis ten prooi gevallen aan hun grotere buren?
Galaxy EGS8p7
Het 13,2 miljoen jaar oude EGS8p7-sterrenstelsel is zo oud dat we het niet zouden moeten zien. Na de oerknal was het universum enige tijd een hete cluster van protonen en elektronen. Na een periode van afkoeling verenigden de deeltjes zich tot neutrale waterstof. Het komt erop neer dat onze telescopen in dit geval het vroege licht van het universum niet zouden kunnen detecteren, omdat het door veel verschillende vervormingen zou moeten gaan.
Nadat sterrenstelsels en andere energiebronnen in het universum verschenen, herioniseerden ze het gas, verspreidden de dichte accumulatie ervan en maakten de weg vrij voor licht. Deze gebeurtenis vond echter ongeveer een miljard jaar later plaats, dus EGS8p7 is te ver van ons verwijderd om het te kunnen zien. En toch merken astronomen op de een of andere manier op dat ze in staat waren om de Lyman-alfalijn van de melkweg te vangen, wat een soort streepjescode is. Het manifesteert zich wanneer een relatief jonge ster ultraviolet licht begint uit te zenden naar het omringende gas en een thermische signatuur achterlaat. Deze handtekening werd gedetecteerd door de MOSFIRE-spectrometer van het Keck Observatorium in Hawaï.
En toch zou de Lyman-alpha-lijn van het sterrenstelsel EGS8p7 verborgen moeten zijn gebleven door de vroege ondoorzichtige neutrale waterstof. Astronomen weten niet helemaal zeker hoe het licht van EGS8p7 zo'n obstakel weet te doorbreken. Er wordt aangenomen dat de straling van de lokale sterren zo krachtig is dat het een deel van het heelal veel eerder reïoniseert dan andere sterrenstelsels.
Ring van Andromeda
Onze naaste buur, het Andromeda-sterrenstelsel (M31), is omgeven door een gigantische ring (of halo). Andromeda zelf is twee keer zo groot als de Melkweg en strekt zich uit over 200.000 lichtjaar. Bovendien neemt zijn halo een ruimte in van ongeveer 2 miljoen lichtjaar. Het fungeert als een baken voor astronomen die hier quasars zoeken. Het ultraviolette licht dat de wetenschappelijke instrumenten van de Hubble-ruimtetelescoop bereikte, gaf wetenschappers het idee hoe zo'n gigantische gasring rond Andromeda zou kunnen ontstaan.
Gedeeltelijk gemaakt van galactisch gas, is de ring een soort enorme opslagplaats van materie voor toekomstige en opkomende sterren. Het is ook rijk aan zware elementen geproduceerd door supernovae, gelegen aan de grenzen van Andromeda en buiten zijn grenzen uitgeworpen. Helaas is de ring zelf onzichtbaar voor het menselijk oog, maar aan de nachtelijke hemel zou hij 100 keer de diameter van de volle maan zijn.