Definitiedebat: Planeten kunnen algauw bijvoeglijke naamwoorden krijgen

De Ierse schrijver George Moore schreef ooit: "Een man reist de wereld rond op zoek naar wat hij nodig heeft en keert terug naar huis om het te vinden."

Astronomen volgen soms een soortgelijke filosofie als ze meer willen weten over ons galactische huis, de Melkweg.

Omdat de Aarde zich in hetzelfde vlak bevindt als de schijf van de Melkweg, kunnen astronomen niet naar beneden kijken op onze Melkweg om het te bestuderen zoals ze kunnen voor anderen, zoals Andromeda. Dus zelfs lange tijd waren zelfs eenvoudige dingen over de Melkweg, zoals de vorm en grootte, moeilijk te bepalen.

Vlieg er doorheen


BEKIJK VIDEO

Maak een snelle rondleiding door onze melkweg en daarbuiten, met stops bij grote attracties!

Tijdreizen

Astronomen bedachten verschillende manieren om dit probleem op te lossen. Ze vonden hulpmiddelen uit die op manieren zien die menselijke ogen niet kunnen, bedachten slimme meettechnieken en, zoals Moore suggereerde, 'reizen' ze.

Met indringende telescopen zwerven astronomen door het hele universum en onderzoeken miljarden sterrenstelsels in hun virtuele ruimteschepen. Ze nemen de lessen, sommigen leerde miljarden lichtjaren weg en miljarden jaren terug in de tijd, en pasten ze dichter bij huis toe.

Als gevolg hiervan verandert ons beeld van de Melkweg voortdurend als de technologie verbetert en astronomen meer leren over verre sterrenstelsels. Het huidige beeld is rijker dan een paar jaar geleden, omdat astronomen kennislacunes hebben opgevuld en nieuwe details hebben toegevoegd.

Ze hebben bijvoorbeeld onlangs geleerd dat de mysterieuze donkere materie die onze Melkweg verzadigt eigenlijk 'warm' is, en ze hebben op verschillende indirecte manieren vastgesteld dat er een superzwaar zwart gat in het midden was. Studies hebben ook aangetoond dat de Melkweg massiever, drukker en de sterren meer eenzaam zijn dan eerder werd gedacht.

Als onze virtuele reizigers dan nu naar huis kunnen vliegen, de Melkweg van veraf kunnen naderen en dan naar het centrum kunnen vliegen, dan is dit wat ze zouden vinden.

Buiten


De hoofdschijf van het sterrenstelsel is omringd door een halo van oude sterren en bolvormige sterrenhopen (weergegeven in rood) in deze weergave. Krediet: NASA


Artist's impression van het bolvormige cluster Messier 12 en zijn getijdenstaart terwijl het rond onze Melkweg draait. Krediet: ESO

Eerste stop: de halo

De Melkweg is lid van een verzameling van meer dan 50 sterrenstelsels, de Lokale Groep. In termen van ruimte bezet is Andromeda, of M31, de grootste melkweg in deze groep, maar de Melkweg is het meest massief.

Als een intergalactische reiziger de kant van de Melkweg zou naderen, zou het eerste wat ze zou opmerken een lichtende halo zijn bestaande uit gas en sterren die de melkweg omringen. De halo is ongeveer 100.000 lichtjaar in diameter en 1000 lichtjaar dik.

Een lichtjaar is het afstandslicht dat in een jaar reist, ongeveer 6 biljoen mijl (10 biljoen km).

Deze halo bevat ongeveer 170 rondlopende sterrenhopen en ongeveer twaalf kleine sterrenstelsels. De zwaartekrachtsleep van de Melkweg is zo groot dat het soms deze passerende satellieten uit elkaar kan halen, waardoor ze van gas en zelfs sterren worden ontdaan. Van een sterrenhoop, Messier 12, wordt op deze manier gedacht dat er zo veel als een miljoen sterren zijn beroofd.

Weessterren zijn ontdaan van hun ouderstelsels en clusters vormen streamerachtige 'getijdenstaarten' of ze blijven hangen in de galactische halo, waar ze zich vermengen met andere alleenstaande sterren. Deze andere sterren zijn meestal oud, ongeveer 12 miljard jaar oud en ouder, en ze roteren niet rond het galactische centrum op een georganiseerde manier.

Orbiting-satellieten kunnen ook van invloed zijn op de vorm van de Melkweg. Volgens één hypothese wordt de vreemde warp in de waterstofschijf van de Melkweg veroorzaakt door de beweging van twee dwergstelsels - de Grote en Kleine Magelhaense Wolken - en hun interacties met donkere materie terwijl ze in een baan rond onze Melkweg draaien.

Donkere materie is een onbekend soort materiaal dat nog nooit is gezien. Astronomen weten dat het doordringt of sterrenstelsel en anderen omdat de verzamelingen van sterren niet bij elkaar konden blijven zonder een andere, onzichtbare bron van zwaartekracht.

Volgende stop: de spiraalvormige schijf

Astronomen schatten dat de Melkweg ongeveer 100 miljard sterren bevat. Onlangs werd dit aantal echter met ongeveer een miljard verhoogd na de ontdekking dat heel oude, bijna onzichtbare sterren aan eerdere detecties waren ontsnapt.

Je bent hier


De Melkweg wordt verondersteld vier grote spiraalarmen te bevatten, die allemaal beginnen in het centrum van de melkweg, plus een aantal kleinere armen. Onze zon bevindt zich op een uitloper van de Orion Arm. Credit: NASA / JPL

De meeste sterren van de Melkweg zijn geconcentreerd in een hoofdschijf, die de laatste tijd is beschreven als een reeks schijven, waarvan er geen volledig verschillend zijn, maar in plaats daarvan elkaar overlappen. De grootste staat bekend als de dikke schijf; deze schijf is redelijk vlak en spiraalsgewijs als een langzaam draaiende orkaan vanwege de rotatie van onze melkweg.

Genesteld binnen de dikke schijf is een nog vlakkere schijf van sterren, bekend als de dunne schijf. De sterren in deze dunne schijf roteren nog sneller rond het galactische centrum dan die op de dikke schijf.

Verderop in is nog een andere schijf, bekend als de extreme schijf, waar sterren en gaswolken het snelst van allemaal bewegen.

Onze zon, die 4,6 miljard jaar oud is, bevindt zich op 26.000 lichtjaar verwijderd van het galactische centrum op een van de spiraalarmen. Het is een locatie die meer geschikt wordt geacht dan andere om het leven te herbergen, deels omdat de centrale regio te chaotisch is, deels omdat de concentratie van metalen daar te zwaar is en het te licht is in de buitenste randen van de melkweg.

De zon maakt een complete baan rond de Melkweg ongeveer eens in de 225 miljoen jaar. Daarentegen maken sterren nabij het galactische centrum een ​​ronde af in een paar miljoen jaar of minder.Deze sterren als groep zijn meestal jonger dan het galactische gemiddelde, meest variërend in leeftijd van 1 miljard tot 10 miljard jaar oud.

Dichterbij komen: de galactische balk

Een galactische reiziger die het centrum van de Melkweg nadert, voelt een grotere aantrekkingskracht door de zwaartekracht wanneer het schip het dichtste en helderste deel van onze melkweg nadert, een bolvormig gebied dat bekend staat als de centrale uitstulping.

The Milky Way Bar


Weergave van de Melkweg en de centrale balk zoals deze van bovenaf kan lijken. Pijl toont de locatie van onze zon. Krediet: NASA / JPL-Caltech / R. Pijn doen

Dingen zijn hier heel anders. Het grootste deel van onze melkweg is relatief rustig - de dichtstbijzijnde ster van onze zon is bijvoorbeeld 4,2 lichtjaar verwijderd. Maar het is bekend dat er rond de tien miljoen sterren rondbewegen binnen een lichtjaar van het centrum van de melkweg.

Recente infraroodonderzoeken met de Spitzer-ruimtetelescoop van de NASA hebben bevestigd dat de Melkweg geen perfect spiraalvormig melkwegstelsel is, maar in plaats daarvan een lange balk met sterren in de centrale uitstulping. Deze galactische balk wordt verondersteld opgebouwd te zijn uit ongeveer 30 miljoen sterren, die zich uitstrekken van 27.000 lichtjaar van begin tot einde. Het bestaat voornamelijk uit oude, rode sterren, waardoor het opvalt en kan worden opgespoord.

De galactische balk wordt gedacht te draaien als een propeller in het centrum van de Melkweg, en helpt de unieke spiraalvorm van onze melkweg te creëren.

Observaties van andere melkwegstelsels suggereren ook dat galactische staven een belangrijke rol spelen bij het voeden van de kolossale zwarte gaten die vermoedelijk in het hart van vele sterrenstelsels liggen, inclusief de onze.

Bestemming: het zwarte gat

Het vermoedelijke zwarte gat van de melkweg wordt Boogschutter A * of Sgr A * genoemd en er wordt gedacht dat het tussen de 3,2 en 4 miljoen keer de massa van onze Zon heeft.

Waar de actie is


Illustratie geeft weer wat er zou kunnen gebeuren heel dicht bij Sgr A *. Het zwarte gat is omgeven door een schijf gas (geel en rood). Massieve sterren, in het blauw, hebben zich in deze schijf gevormd, terwijl kleine schijven aangeven waar sterren zich nog steeds vormen. Krediet: NASA / CXC / M. Weiss

Recente studies suggereren dat al deze massa verbazingwekkend beperkt is tot een gebied dat ongeveer 10 keer kleiner is dan de baan van de aarde rond de zon. Sgr A * roteert waarschijnlijk ook, waardoor elke 11 minuten een volledige omwenteling maakt.

Wetenschappers hebben Sgr A * niet direct gezien, maar ze leiden de afstand af van de ongelooflijke snelheden van de sterren eromheen, die 50 keer sneller bewegen dan de aarde om de zon draait. De zwaartekracht die nodig is om deze sterren in zo'n snelle, strakke baan te houden is berekenbaar, en het kleine gebied waarin het moet passen, geeft aan dat het een zwart gat moet zijn, zeggen experts.

Hoewel de meeste zwarte gaten ontstaan ​​door de ineenstorting van massieve sterren, worden kolossale zwarte gaten zoals Sgr A * verondersteld 'mede-geëvolueerd' te zijn, of samen met de melkwegstelsels gevormd die ze bewonen.

Volgens deze opvatting zijn zwarte gaten meer dan alleen willekeurige en vraatzuchtige schurken van materie; het zijn scheppingskrachten die helpen de vorm van een melkweg te vormen en zijn sterren te verdelen.

De reis van onze intergalactische reiziger door de Melkweg eindigt hier op Sgr A *. Het schip moet ofwel wegwijken en andere sterrenstelsels maken of de horizon van het zwarte gat overschrijden, de theoretische grens waarboven de zwaartekracht zo sterk is dat geen enkele vorm van materie of energie kan ontsnappen.

Meer volgt

Er ontbreken nog belangrijke details in onze foto van de Melkweg. De huidige modellen staan ​​er bijvoorbeeld op dat onze Melkweg maar liefst duizend dwergstelsels moet hebben die eromheen zoemen, elk met tussen 0,01 en 10 procent de massa van de Melkweg. Toch zijn er maar een paar relatieve sterrenstelsels en bolvormige sterrenhopen gevonden.

Onze slordige toekomst


Een simulatie van wat er zou kunnen gebeuren als de Andromeda Galaxy de onze raakt. De centrale gebieden botsen en fuseren om een ​​enkele elliptische melkweg te vormen. Krediet: F. Summers / C. Mihos / L. Hemquist

Een hypothese is dat deze ontbrekende satellieten volledig zijn samengesteld uit donkere materie en daarom onzichtbaar zijn voor de huidige technologie.

Ook al kunnen astronomen voorspellen dat de Melkweg in botsing zal komen met Andromeda en ophoudt een spiraalvormig sterrenstelsel te zijn in ongeveer drie miljard jaar, de oorsprong van onze melkweg is een verhaal dat grotendeels onnoemelijk blijft.

Volgens de beste recente theorieën groeide de Melkweg en andere grote sterrenstelsels zoals deze door een combinatie van fusies tussen kleine hete wolken van intergalactische materie en, na verloop van tijd, galactisch kannibalisme.

Net als veel van de details over onze tot nu toe ontmaskerde Melkweg, zal het antwoord op dit mysterie waarschijnlijk ook ver van huis te vinden zijn, in jonge sterrenstelsels die zich nog steeds vormen en in verre, waar wetenschappers nieuwe eigenschappen hebben gevonden waarvan gedacht wordt dat ze belangrijk zijn voor vorming van sterrenstelsels en sterlingen.

Dit artikel maakt deel uit van de wekelijkse Mystery Monday-serie van ProfoundSpace.org.

ProfoundSpace.org-video's: