Over de Melkweg en de catalogus van Halton Arp - de Arp-objecten (2)

Door Edwin Bruinooge gepubliceerd in Weird Science

De astronoom Halton Arp maakte in 1966 zijn Atlas of Peculiar Galaxies. In totaal 338 sterrenstelsels, die net even afwijken van de rest. Nu kunnen we ze veel duidelijker zien. Deel 2 van 2.

Deel 1 gemist? Die vind je hier.
 

The Atlas of Peculiar Galaxies

96efca119e6224244120452498147c22_medium.

Een korte terugblik

En daar zitten we dan, op ons kleine wereldje, draaiend om ons kleine sterretje, ergens in onze dichtbevolkte buurt die we de naam Orionspoor hebben gegeven. Als we 's nachts omhoog kijken naar die mooie sterrenhemel zien we onze buurtgenootjes uit het Orionspoor. Honderden, duizenden. Sommige hebben we namen gegeven. Sirius, de helderste ster aan de hemel; de Poolster in het sterrenbeeld Kleine Beer, rode reuzen als Antares. Betelgeuze en Rigel in het sterrenbeeld Orion. Aldebaran in het sterrenbeeld Stier. De Zeven Zusters van de Pleiaden, die zoals we nu weten nog zeker duizend andere zusjes hebben. 

ccff51ba7498dd9c20ca52a7b7d11257_medium.

De Orionnevel bevindt zich net als wij in het Orionspoor. De beroemde Paardenhoofdnevel ook. De prachtige Adelaarsnevel, met zijn Pilaren der Schepping, woont in een andere wijk, de Sagittarius-arm. Aan de andere kant van ons Orionspoor zien we in de wijk Perseus-arm schoonheden als de Rosettanevel, de Krabnevel en de Hartnevel.

Soms met het blote oog, meestal met een telescoop, kunnen we ook nevelachtige structuren zien die bij nader inzien complete sterrenstelsels blijken te zijn, net als onze Melkweg.

We weten nu dat al die miljoenen sterrenstelsels die wij hebben ontdekt, onder te verdelen zijn in elliptische en spiraalvormige sterrenstelsels, iets wat ik in het vorige deel behandeld heb. We weten nu ook dat onze eigen Melkweg een vrij standaard voorbeeld is van een spiraalvormig stelsel. 

Astronomen hebben een goed beeld van de dynamiek en het ontstaan van sterrenstelsels, hoewel zoals in elke wetenschap er nog veel onbekend is of nog niet voorzien van voldoende aanwijzingen. Dat was ook exact de reden waarom Halton Arp zijn catalogus samenstelde: het moest een hulpmiddel zijn voor die astronomen die de vorming en ontwikkeling van sterrenstelsels bestudeerden en voorbeelden wilden hebben van verschillende opvallende vormen en dus processen.

 

d0f1e8813d2e44254985368e4c6f07d4_medium.

Het werk van Halton Arp

Halton Arp deed zijn observaties tussen 1961 en 1966 in de Palomar Observatory te San Diego. Dit houdt in dat zijn observaties beperkt bleven tot het Noordelijk Halfrond. Hij verzamelde gegevens van 338 sterrenstelsels en verdeelde ze in categoriën, puur op uiterlijke eigenschappen. Zijn Atlas of Peculiar Galaxies werd in eerste instantie als curiosum gezien. Het ging immers maar om 1-2% van de bekende sterrenstelsels. Astronomen en cosmologen hadden in de zestiger jaren nog nauwelijks een goed beeld van de vorming en verandering van 'normale' sterrenstelsels, laat staan dat ze tijd wilden vrijmaken voor het bestuderen van de uitzonderingsgevallen. Dat veranderde langzamerhand toen Arp eenzelfde onderzoek deed in Australië, dus aan de sterrenstelsels die op het Zuidelijk Halfrond zichtbaar zijn. Toen bleek het percentage uitzonderingen op de regel toch eerder in de buurt van de 8% te komen. Naarmate er meer bekend werd over de normale processen in sterrenstelsels groeide ook de belangstelling voor de buitenbeentjes.

In de Atlas van Arp zijn de verschillende objecten ingedeeld in categorieën, puur op grond van uiterlijk. Arp onderscheidt bijvoorbeeld:

  • Spiraalvormige sterrenstelsels met elliptische metgezellen
  • Sterrenstelsels met nabij gelegen fragmenten
  • Spiraalvormige sterrenstelsels met losse armen
  • Vormloze sterrenstelsels
  • Spiraalvormige sterrenstelsels met één zwaargebouwde arm
  • Spiraalvormige sterrenstelsels met drie armen

Arp deed geen uitspraak over de processen die deze sterrenstelsels zo hadden gevormd. Dat was aan anderen, die zijn werk als basis voor verdere studies konden gebruiken. Omdat het makkelijker is om de structuur van een donker object goed te onderscheiden op een lichte achtergrond dan andersom, drukte hij de foto's in zijn Atlas af als fotonegatief. Ik geef twee voorbeelden uit zijn Atlas, Arp-object 148  en 274.

9c146626af38aa2151e9c3c5d2404df0_medium.c07a820c6391579d0480b520378cd3c4_medium.

Dit was voor 1966 zeer geavanceerd materiaal. Inmiddels is er heel veel veranderd in de astronomie. De Palomar Observatory maakt nog steeds gebruik van bijzonder gevoelige apparatuur, maar zal altijd last hebben van die ene voor astronomen ontzettend vervelende eigenschap van onze Aarde: de Aarde heeft een atmosfeer!

Voor ons, die hier graag leven en nog een tijdje daarmee willen doorgaan, is zo'n atmosfeer natuurlijk een zegening en een noodzaak. We willen immers graag kunnen ademen. Voor een astronoom is het lastig. Atmosferische storingen vertroebelen het beeld. Je kan dat voor jezelf op de volgende manier duidelijk krijgen:

Je ligt op de bodem van een ondiep zwembad in de buitenlucht. Om het zwembad heen staan bomen. Je hebt een zwembril op, zodat je onder water ook goed kunt zien. Je kijkt naar de bomen. Valt het je op dat je geen scherp beeld kan krijgen en dat zelfs de kleinste golfjes je blik verstoren? Voor een astronoom doet de atmosfeer iets vergelijkbaars.Wil je die bomen goed kunnen zien, dan zul je overeind moeten komen en je hoofd boven water steken. Dan heb je pas écht scherp beeld.

Astronomen wilden dit ook. De oplossing was even simpel als technisch lange tijd onmogelijk. Ze hadden een telescoop nodig, buiten de aardatmosfeer.

 

b24104ce8bafd028d12a4ec0ec97c2ec_medium.

De triomf van de Hubble ruimtetelescoop

Na decennia van planning en jaren van bouwen, testen en uitdokteren was het in april 1990 eindelijk zo ver. De Hubble ruimtetelescoop draaide om de Aarde. Nu zou het eindelijk mogelijk zijn om écht supergedetailleerde beelden te krijgen, vooral van de objecten die we op aarde nauwelijks konden waarnemen.

Het werd een mislukking van de allergrootste orde. De Hubble werd al gauw vergeleken met de Hindenburg en de Titanic. Een aantal dingen ging prima, maar het beeld, vooral het beeld van veraf gelegen en niet al te heldere objecten was ronduit knudde. Het bleek dat de centrale spiegel niet helemaal correct was. Hubble was een kindje met een oogafwijking. NASA kreeg spot, hoon en beschuldigingen over zich heen en het had weinig gescheeld of de organisatie had zichzelf kunnen opdoeken. Veel wetenschappelijke en politieke carrières stonden op het spel.

Wat was er aan de hand? De spiegel week af; het was te plat aan de randen, waardoor het beeld vervormde. Hoeveel week het af? Meet de afstand van Amsterdam naar Moskou zo precies mogelijk. Foei! Je zit er naast, ongeveer de doorsnede van een 5-eurocent! Over dit soort precisie praten we. Het lijkt niks, maar voor een ruimtetelescoop is het een wereld van verschil.

94a16f6e38ff62b867c2d5faea990495_medium.

Gelukkig heeft NASA ook geniale probleemoplossers in dienst. Populair gezegd kreeg de Hubble 'brilletjes' of 'contactlenzen' waardoor de afwijking werd opgeheven. Toen de bemanning van de Space Shuttle Endeavour in december 1993 hun reparaties hadden uitgevoerd en de eerste beelden bij NASA binnenkwamen, was het gejuich en gejubel niet van de lucht en vloeide de champagne rijkelijk. 

Sindsdien is de astronomie niet meer hetzelfde geweest. Het is niet overdreven als ik beweer dat je de astronomie met goede redenen kan indelen in een 'pre-Hubble'- en 'post-Hubble'- tijdperk. Stof voor een extra artikel. Misschien wel twee.

En hoe zag Hubble de twee Arp-objecten die ik hierboven liet zien? Kijkt u zelf maar.

6f9b8f2e64ee2cd6eee1a26a2195ac45_medium.6d4e87862a444a82492f60f9114af00a_medium.

En dit zijn nog maar kleine plaatjes, met een beperkte resolutie.

Foto's zoals dit detail van een nevel zijn alleen te maken met een apparaat dat geen last heeft van onze aardatmosfeer.

2386ac2decbf3bd5963dc2873578bd92_medium.

 

Een reisje langs een aantal Arp-objecten

We gaan weer een ruimtereisje maken. Langs een aantal aansprekende Arp-objecten, zoals beloofd. En ook, zoals beloofd, niet alleen hele mooie plaatjes, maar ook een klein beetje theorie en uitleg.

 

5cbedeec737086d67a6e63b1e11f1281_medium.

1.     Arp 116

Wat we hier zien zijn twee sterrenstelsels. Een duidelijk elliptisch sterrenstelsel in het midden, dat ook bekend staat als Messier 60. En een spiraalvormig sterrenstelsel, dat luistert naar NGC 4647. Messier 60 is iets groter dan onze Melkweg, NGC4647 is kleiner. In eerste instantie dachten astronomen dat ze heel dicht bij elkaar stonden. Messier 60 is 54 miljoen lichtjaar van ons verwijderd, de andere ligt 10 miljoen lichtjaar verder weg. Beide zijn onderdeel van het Virgo Cluster, in het sterrenbeeld Maagd. Tussen beide sterrenstelsels ligt dus nog een open ruimte van 10 miljoen lichtjaar. Tussen ons en het dichtstbijzijnde sterrenstelsel Andromeda ligt een slordige 2,5 miljoen lichtjaar, om het even duidelijk te maken. Toch laten recente observaties van Hubble zien dat beide stelsels elkaar beginnen te beïnvloeden. 
Dit plaatje deel ik vooral omdat hier zo mooi het verschil tussen een elliptisch en een spiraalvormig sterrenstelsel te zien is. 

De volgende plaatjes hebben veel meer een 'Oh, that's weird!'- karakter.

 

117cd995d3d18566ec49ce0a0fd110ee_medium.

2.    Arp 244 - de Antenne-sterrenstelsels

Wat je hier ziet zijn twee sterrenstelsels die met elkaar in botsing komen. De namen van deze schoonheden zijn NGC 4038 en NGC 4039. Ze liggen hier 45 miljoen lichtjaar vandaan. De naam Antenne-sterrenstelsels lijkt niet logisch als je naar het plaatje hierboven kijkt. Zoom je uit, dan zie je dit.

62d1f69fa0771127707fef38599e4d70_medium.

Degene die deze botsende stelsels de naam Antennestelsels gaf, zag er blijkbaar een insectenhoofd in, met de twee uitlopers als de voelsprieten, of antennes.
Wat is hier precies aan de hand en wat gaat er nog gebeuren? Astronomen hebben de data geanalyseerd, bestudeerd, er aan gerekend en zijn tot een mogelijk scenario gekomen: 900 miljoen jaar geleden botsten beide stelsels en bewogen door elkaar heen. Door zwaartekrachteffecten zijn uit beide stelsels stromen sterren geduwd, die zich nu in twee lange slierten hebben gegroepeerd. Over een aantal honderden miljoenen jaren zullen beide stelsels samengesmolten zijn tot een elliptisch sterrenstelsel. De kernen van de stelsels zijn al bezig met versmelten. We zijn getuige van een mooie kosmische dans.

Een belangrijk effect van zo'n kosmische botsing is het vrijkomen van een hoop stof en gas, dat samen gaat bollen. Door zwaartekracht ontstaan in die gashoop een groot aantal verdikkingen, die zich tot sterren ontwikkelen. En niet zomaar sterren zoals ons zonnetje. Vele malen groter. Waar onze Zon een levensverwachting van ongeveer tien miljard jaar heeft, branden dit soort sterren binnen een paar miljoen jaar volledig op en exploderen als supernova's. Sterrenstelsels waarin op grote schaal in groot tempo nieuwe sterren worden gevormd, worden Starburst-sterrenstelsels genoemd. 

 

5a47232dcb3cbdefe909b3ee7d571ffa_medium.

3.     Arp 148

Hé, maar die hebben we hierboven toch al gezien? Klopt, Arp 148 heb ik al laten zien, als Hubble-foto en als foto van Halton Arp. Maar wat zien we hier nou eigenlijk gebeuren? We zien een sigaarvormig voorwerp dat uit een soort mooie blauwe ring lijkt te komen. Wat betekent dit?

Arp 148 staat ook bekend als Mayall's object. In 1940 ontdekte de astronoom Nicholas Mayall het en dacht in eerste instantie aan een vreemd gevormde nevel. Nu weten we dat het echte verhaal een hele andere is. En eigenlijk een heel simpel verhaal dat prima past in de ervaringssfeer van iedereen.

Arp 148 staat in het sterrenbeeld Grote Beer, op 500 miljoen lichtjaar afstand van de Aarde. Twee sterrenstelsels zijn op elkaar gebotst, op een manier zoals een auto die met zijn voorkant jouw auto in de zijkant ramt. Wat zien we dan gebeuren? Het rammende stelsel barst door het andere stelsel heen. Je kan het vergelijken met het laten vallen van een steen in een vijver. Op het moment dat de steen door het wateroppervlak breekt, klapt door de zwaartekracht het water naar binnen, botst en gaat als een golf alle richtingen op. Wat we hier zien is het effect van een schokgolf, maar dan op kosmische schaal. En waarom is die zo mooi blauw? Samenballend gas en stof. Ook hier ontstaan in die blauwe ring mooie Starburst-zones. Een kosmische botsing die aanleiding geeft tot een geboortegolf aan sterren. 

De nerds onder ons herkennen natuurlijk in dit plaatje de poort uit Stargate.

 

6d1f9806591cdf6b6ea71b9ccb7e2f56_medium.

4.    Arp 273 - een galactische roos

Deze foto werd vrijgegeven om de 21ste verjaardag van de Hubble telescoop te vieren. Zeg het met bloemen, nietwaar? Wat zien we hier? Arp 194, die al snel 'galactische roos' werd genoemd.

Twee spiraalvormige sterrenstelsels, in het sterrenbeeld Andromeda en ongeveer 300 miljoen lichtjaar ver. Het bovenste stelsel heet UGC 1810. Het kleinere stelsel, dat onderaan de foto te zien is, heet UGC 1813. Mooie poëtische namen, nietwaar?

Het lijkt er op dat UGC1813 door het vlak van UGC1810 is gedoken. Daarbij hebben zwaartekrachteffecten beide stelsels vervormd. Die effecten hebben ook een hoop gas en stof vrijgemaakt. Bovenaan de foto zie je in UGC1810 een aantal felblauwe gebieden. Dit zijn geboorteplaatsen van nieuwe sterren.

Vele miljoenen jaren in de toekomst zullen beide stelsels om elkaar heen blijven dansen, totdat ze versmelten.

 

2da8a805ad9c933902cc994b13d0e4ab_medium.

5.    Arp 194 - kosmische fontein

Dat versmelten is bij Arp 194, te vinden in het sterrenbeeld Grote Beer, al begonnen. Het bovenste deel van de foto bestaat uit twee sterrenstelsels die zich al goed aan het vermengen zijn. Het sterrenstelsel onderaan staat hoogstwaarschijnlijk een stuk verder weg dan de 600 miljoen lichtjaar die de bovenste twee van ons verwijderd zijn. Nu lijkt het met de bovenste twee verbonden door de blauwe fontein die van die twee uit lijkt te gaan. Waarschijnlijk is dit dus een optische illusie. 

Die blauwe fontein is honderdduizend lichtjaar in lengte en bestaat uit zeer actieve sterrenhopen, waar aan de lopende band nieuwe sterren worden gevormd. De zwaartekrachteffecten van de twee botsende stelsels heeft deze fontein doen ontstaan. Een fontein die uit vele miljoenen sterren bestaat, dat dan weer wel.

 

6.  Een fotocollage van Arp-objecten

Ik kan natuurlijk alle 338 Arp-objecten per stuk behandelen, maar ik zie er toch maar van af. Dan maar een aantal aansprekende foto's. Soms zeggen mooie beelden genoeg.

1860ca3700bc7e002d48c8bf4c9882a6_medium.

Arp 147

 

63f5c4cac81c1af30b5fc999004c430b_medium.

Arp 272

 

0949a8ba37246e4923352990ba56a941_medium.

Arp 87

 

3073d8526531436fd95bb2e7cc767bd6_medium.

Arp 188 - Kikkervisstelsel

 

ba2e6c7ffde7ac1cee5c387bff578682_medium.

Arp 242 - De Muizen

 

Een gedachtenexperimentje in de verre toekomst?

We kijken nog eens naar Arp 148, en dan met name naar die mooie blauwe ring. Op dit moment, nou eigenlijk 500 miljoen jaar geleden, want zolang is dit beeld naar ons onderweg, worden er veel sterren gevormd. Vooral hele grote, maar dat is geen wet van Meden en Perzen. Stel dat er ook een ster wordt gevormd, vergelijkbaar met onze zon, met planeten. Op een van die planeten, die veel weg heeft van onze wereld, ontstaat leven. Niet meteen, maar na een tijdje. 

Nu gaan we vijf miljard jaar vooruit in de tijd. Op die verre planeet is leven ontstaan, het floreert en er loopt zelfs een bijzonder intelligente soort rond, die de wereld om zich heen verkent. Uiterlijk lijken ze totaal niet op ons, maar hun nieuwsgierigheid is vergelijkbaar. Een van de slimmeriken op die wereld onderzoekt met de nieuwste telescoop het heelal. Hij kijkt 'onze' kant op. En dan ziet hij iets heel moois.

Ons kan hij niet zien. Wij zijn er al lang niet meer. Onze wereld was al zo'n drie miljard jaar levenloos. De Zon is uitgegroeid tot rode reuzenster en de hitte had de Aarde tot een gloeiend hete wereld verbrand. En ook de Zon is al een tijd stervende. Haar buitenste lagen heeft ze met grote kracht de ruimte in geblazen, niet alles tegelijk, maar toch zeker een aantal keer. De Aarde is hierdoor aan gruzelementen  geblazen. 

Als de buitenaardse astronoom zou inzoomen, zou hij dit kunnen zien. Een mooie planetaire nevel, ooit ons zonnestelsel en alles wat wij waren en hebben opgebouwd.

11103a4d9f89d9345e11f1bd6621945b_medium.

Maar hij heeft nog geen aandacht hiervoor. Hij onderzoekt vooral vreemd gevormde sterrenstelsels. En dit is wat hij ziet.

ba45fb45201ce4232b1fd70e4a4819a1_medium.

'Weird shit!', denkt hij. Hij kijkt, berekent en beredeneert en komt tot de conclusie dat hij twee botsende sterrenstelsels ziet. Hij kan niet weten dat wij, vijf miljard jaar daarvoor, een van die twee stelsels de naam Melkweg gaven en de andere Andromeda noemden. Hij kan al helemaal niet weten dat vijf miljard jaar voor zijn tijd iemand zijn eigen sterrenstelsel de naam Arp 148 gaf en het misschien ook 'weird shit' vond.

De buitenaardse astronoom blijft dit machtig interessante object bestuderen en ontdekt als hij inzoomt die mooie planetaire nevel. Hij is niet alleen een slimmerik, hij is ook gezegend met een aardige dosis fantasie. Hij ziet de nevel en stelt zich voor dat vijf miljard jaar geleden er een ster was, met planeten. Op een van die planeten liep een intelligent  soort leven rond. Hij tekent een plaatje van een raar wezen dat rechtop stond, met vier ledematen en maar één hoofd. Hij moet lachen om zijn maffe ingeving. Hij stelt zich voor dat die wezens naar zijn sterrenstelsel keken en de geboorte van zijn zonnestelsel zagen. En nu kijkt hij naar hun sterrenstelsel, en de restanten van hun zonnestelsel en hun wereld. Hun graf. De gedachte blijft hem vasthouden en hij besluit verhalen te verzinnen met die wezens als hoofdpersonen. Hij kijkt nog eens naar die planetaire nevel. 'Zou het werkelijk zo geweest kunnen zijn?', vraagt hij zich af.

Jazeker! Op dit moment denken wij aan hem, vijf miljard jaar in onze toekomst. 
'Zou zoiets werkelijk kunnen?', vragen we ons misschien af. Wij kijken, hij zal kijken. Toch leuk als er over vijf miljard jaar iemand is die aan ons denkt. Ook al denkt hij dat wij door hem verzonnen zijn. Wij weten wel beter. Wij keken naar zijn sterrenstelsel en noemden het een Arp-object. Hij kijkt naar de onze en ziet iets vergelijkbaars. Ongetwijfeld verzint hij er een eigen term voor. Dat moeten we hem dan maar gunnen.

c934a7ef8802a475ffa65f80e202766f_medium.

Arp 142 - Pinguïn en ei

 
24/12/2015 15:18

Reacties (1) 

25/12/2015 00:14
Als hij over ons denkt .... dan herinnert hij zich de sage van ene Kip genaamd Candice .... want dat gaat het ganse Universum door. -))

Oh ook deel 2 was weer subliem.
Copyright © Tallsay.com. Alle rechten voorbehouden.
Door gebruik te maken van deze website geef je aan dat je onze Algemene voorwaarden en ons Privacy statement accepteert