Sterrenstelsels en clusters

Vrijwel alle objecten die tot dusver ter sprake zijn gekomen – sterren, planeten, pulsars, zwarte gaten – maken deel uit van het Melkwegstelsel, het kolossale spiraalstelsel waar ook onze zon toe behoort. Maar het Melkwegstelsel is slechts een van de talloze sterrenstelsels in het heelal. Al die andere sterrenstelsels bevatten óók stervormingsgebieden, planetenstelsels, exploderende supernova’s en sterrenhopen.

Op een heldere zomer- of herfstnacht is één van die sterrenstelsels vanuit Nederland met het blote oog zichtbaar: de Andromedanevel, een langgerekt, wazig lichtvlekje in het sterrenbeeld Andromeda. De Andromedanevel is de grote broer van het Melkwegstelsel; de afstand bedraagt ongeveer 2,5 miljoen lichtjaar.

Image data (c) Jan Heuser

Image data (c) Jan Heuser

Met een gemiddelde telescoop zijn de sterren in de Andromedanevel niet afzonderlijk te zien; daarvoor is de afstand veel te groot. De meeste sterrenkundigen in de achttiende en negentiende eeuw waren dan ook van mening dat de Andromedanevel een lichtende gasnevel in ons eigen Melkwegstelsel was, vergelijkbaar met de Orionnevel.

Halverwege de negentiende eeuw werd ontdekt dat veel nevels (waaronder de Andromedanevel) een fraaie spiraalstructuur vertonen. Het leek alsof hier sprake was van een snel roterende wolk, en algemeen werd aangenomen dat een spiraalnevel in feite een ster-in-wording was: uit de samentrekkende en ronddraaiende wolk zou na verloop van tijd een nieuwe ster worden geboren.

Pas in de jaren twintig van de twintigste eeuw ontdekte de Amerikaanse sterrenkundige Edwin Hubble afzonderlijke sterren in de Andromedanevel. Daarmee was in één klap duidelijk dat het geen gasnevel in het Melkwegstelsel kon zijn. De majestueuze spiraalnevels bleken in werkelijkheid kolossale verzamelingen van miljarden sterren te zijn, vergelijkbaar met ons eigen Melkwegstelsel.

Niet alle sterrenstelsels hebben overigens zo’n indrukwekkende spiraalstructuur. Er zijn ook zogeheten elliptische sterrenstelsels: min of meer bolvormige verzamelingen van vele miljarden sterren, die vaak in één richting een beetje uitgerekt zijn. Veel kleine sterrenstelsels, zoals de begeleiders van het Melkwegstelsel, hebben een volstrekt onregelmatige structuur. En dan zijn er ook nog de balkspiraalstelsels, die wel spiraalarmen vertonen, maar een extreem langgerekte (balkvormige) kern hebben. Alle mogelijke tussenvormen komen trouwens ook voor.

Sterrenstelsels zijn in de prille jeugd van het heelal ontstaan uit verdichtingen in het waterstof- en heliumgas waarmee de pasgeboren kosmos was gevuld. Waarnemingen met de gevoelige Hubble Space Telescope hebben laten zien dat de allereerste sterrenstelsel kleine, onregelmatige verzamelingen van sterren waren. Door het aantrekken van steeds meer materie ontwikkelden die proto-sterrenstelsels zich tot grote, statige spiraalstelsels zoals ons eigen Melkwegstelsel. Elliptische sterrenstelsels zijn waarschijnlijk het resultaat van ‘botsingen’ tussen spiraalstelsels.

Zulke ‘botsingen’ komen overigens nog steeds in het heelal voor, en op tal van plaatsen zijn de gevolgen van dit kosmisch kannibalisme nog terug te vinden. Ook ons eigen Melkwegstelsel heeft in het verleden kleine dwergstelseltjes opgeslokt, en over een paar miljard jaar zal het in botsing komen en versmelten met het Andromedastelsel.

De sterrenstelsels zijn niet gelijkmatig in het heelal verdeeld. Grote spiraalstelsels worden vaak op relatief korte afstand vergezeld door dwergstelseltjes, en zelf maken ze vaak deel uit van een kleine groep. Ons Melkwegstelsel en het Andromedastelsel zijn bijvoorbeeld de twee grootste leden van een groep van enkele tientallen sterrenstelsels (voornamelijk kleine, onopvallende dwergstelsels), die de Lokale Groep wordt genoemd.

In de omgeving van de Lokale Groep, op afstanden van enkele tientallen miljoenen lichtjaren, bevinden zich andere groepen, en tezamen vormen al die groepen een zogeheten cluster. Natuurlijk zijn er ook andere clusters van sterrenstelsels bekend, die vaak genoemd worden naar het sterrenbeeld waarin we ze vanaf de aarde zien staan. Bekende voorbeelden zijn de Virgo-cluster, de Coma-cluster en de Hercules-cluster.

Sommige clusters bevatten vele duizenden sterrenstelsels, maar clusters vormen nog niet het hoogste niveau in de kosmische hiërarchie. Ze zijn op hun beurt weer gegroepeerd in superclusters, die afmetingen van vele honderden miljoenen lichtjaren kunnen hebben. Superclusters vormen verreweg de grootste samenhangende structuren in het heelal.

De ruimtelijke verdeling van sterrenstelsels is pas te achterhalen wanneer van al die stelsels niet alleen de positie aan de hemel bekend is, maar ook de afstand. Met behulp van grote telescopen en gevoelige spectroscopen is inmiddels van honderdduizenden sterrenstelsels de afstand bepaald. In de nabije toekomst hoopt men van vele miljoenen sterrenstelsels de afstand te kennen, waardoor het mogelijk is om gedetailleerde driedimensionale kaarten van het heelal te maken.

Leave a Reply