ANDROMEDA: ONTDEKKING, OORSPRONG, KENMERKEN, STRUCTUUR - ARTE - 2025

Andromeda is een sterrenstelsel dat bestaat uit een conglomeraat van sterrenstelsels, stof en gas, allemaal onderhevig aan de zwaartekracht. Het bevindt zich op 2,5 miljoen lichtjaar afstand van de aarde en is het enige met het blote oog zichtbare object dat niet tot de Melkweg behoort.

Het eerste record van de melkweg dateert uit 961, toen de Perzische astronoom Al-Sufi het beschreef als een kleine bewolking in het sterrenbeeld Andromeda. Hoogstwaarschijnlijk wisten andere oude volkeren het ook te herkennen.

Figuur 1. Het Andromedastelsel, vergelijkbaar met de Melkweg, gezien in ultraviolet licht. Bron: Wikimedia Commons.

Later, met de telescoop, noemden de astronomen die Galileo volgden het gewoon 'nevel'. In het midden van de 19e eeuw had de krachtigste telescoop een diameter van 72 inch en werd hij gebouwd door de Ierse astronoom William Parsons, die rechtstreeks de merkwaardige spiraalstructuur van sommige nevels observeerde.

In 1924 besefte astronoom Edwin Hubble dat de Andromeda-spiraalnevel geen deel uitmaakte van de Melkweg. Hiervoor gebruikte hij de eigenschappen van de cepheïden, een klasse van sterren waarvan de helderheid periodiek op regelmatige basis varieert.

De grootte en temperatuur van de cepheïden neemt toe en af, waardoor de helderheid op een zeer nauwkeurige manier wordt gerelateerd aan hun periode. Op deze manier kon Hubble een afstandsschaal voor het universum vaststellen en de afstand tussen Andromeda en de Melkweg schatten. Dit bevestigde dat de nevel in feite een onafhankelijk sterrenstelsel was en dat het universum een ​​veel grotere plaats was dan ze zich hadden voorgesteld.

Andromeda-functies

Andromeda is een spiraalvormig sterrenstelsel waarvan de vorm vergelijkbaar is met die van onze Melkweg. Het heeft de vorm van een platte schijf, met een uitstulping in het midden en meerdere spiraalarmen. Niet alle sterrenstelsels hebben dit ontwerp.

Hubble, die er honderden had waargenomen, classificeerde ze in elliptisch (E), lenticulair (L) en spiraal (S), in zijn beroemde stemvorkdiagram of Hubble-reeks die nog steeds wordt gebruikt.

Figuur 2. De Hubble-stemvork. Bron: Wikimedia Commons.

Op hun beurt worden spiraalstelsels onderscheiden in twee groepen, die met een centrale balk en die zonder.

De huidige consensus is dat onze Melkweg een balkspiraalstelsel Sb is, hoewel we het van buitenaf niet kunnen zien, maar Andromeda is een eenvoudig of niet-geblokkeerd spiraalstelsel Sb, dat we vanaf hier bijna edge-on zien.

De belangrijkste gegevens van Andromeda zijn:

-Het heeft een dubbele kern (zie de sectie Structuur hieronder)

-De afmetingen zijn vergelijkbaar met de Melkweg. Andromeda is slechts iets groter van formaat, maar de Melkweg is massiever, met meer donkere materie.

-Andromeda heeft verschillende satellietstelsels waarmee het gravitationeel in wisselwerking staat: de elliptische dwergstelsels: M32 en M110 en het kleine spiraalstelsel M33.

-Zijn diameter is 220 duizend lichtjaar.

-Het is ongeveer twee keer zo helder als de Melkweg, met 1 miljard sterren.

- Bijna 3% van de door Andromeda uitgestraalde energie bevindt zich in het infraroodgebied, terwijl dit percentage voor de Melkweg 50% is. Meestal is deze waarde gerelateerd aan de stervormingssnelheid, daarom is deze in de Melkweg hoog en in Andromeda lager.

Hoe Andromeda te zien?

De Messier-catalogus, een lijst van 110 astronomische objecten die teruggaat tot 1774, noemt het Andromedastelsel, zichtbaar in het sterrenbeeld met dezelfde naam, object M31.

De NGC-catalogus (New General Catalog of Nevulae and Clusters of Stars) noemt het op zijn beurt NGC 224.

Deze aanduidingen zijn een goed idee om te onthouden wanneer u het sterrenstelsel op hemelkaarten zoekt, aangezien ze in veel astronomische toepassingen voor computers en telefoons worden gebruikt.

Om Andromeda te visualiseren, is het handig om eerst het sterrenbeeld Cassiopea te lokaliseren, dat een zeer karakteristieke vorm heeft in de vorm van de letter W of M, afhankelijk van hoe je het ziet.

Cassiopea is heel gemakkelijk te visualiseren in de lucht en het Andromeda-sterrenstelsel bevindt zich tussen het sterrenbeeld Andromeda zelf, zoals te zien is in dit diagram:

Figuur 3. Detail van de hemelkaart om het Andromedastelsel te lokaliseren. Bron: F. Zapata.

Houd er rekening mee dat om de melkweg met het blote oog te kunnen zien, de lucht erg donker moet zijn en zonder kunstlicht in de buurt.

Het is echter mogelijk om de melkweg zelfs vanuit een bevolkte stad op een heldere nacht te zien, maar altijd met behulp van een verrekijker. Onder deze omstandigheden wordt op de aangegeven plaats een klein witachtig ovaal onderscheiden.

Met een telescoop kunnen veel meer details van het sterrenstelsel worden onderscheiden en kunnen ook twee van zijn kleine begeleidende sterrenstelsels worden gelokaliseerd.

De meest geschikte tijden van het jaar om het te bekijken zijn:

- Noordelijk halfrond : hoewel het het hele jaar door minder zichtbaar is, zijn augustus en september de optimale maanden.

- Zuidelijk halfrond : tussen oktober en december.

Ten slotte is het raadzaam om tijdens de nieuwe maan te observeren, zodat de lucht erg donker is, en om geschikte kleding te dragen voor het seizoen.

De lokale groep melkwegstelsels

Zowel het Andromedastelsel als de Melkweg zelf behoren tot de Lokale Groep van sterrenstelsels, die in totaal 40 sterrenstelsels groepeert. De Melkweg, Andromeda en het Driehoekstelsel zijn de grootste leden van deze groep.

De rest bestaat uit dwergstelsels van het elliptische, spiraalvormige of onregelmatige type, waaronder de Magelhaense Wolken.

Structuur

De structuur van Andromeda is in wezen dezelfde als die van alle spiraalstelsels:

Figuur 4. Structuur van een typisch spiraalstelsel. Bron: Universiteit van Manitoba.

-Een kern met een superzwaar zwart gat.

-De bol, die de kern omringt en vol sterren zit, is vooruitgegaan in zijn evolutie.

-Een schijf van interstellair materiaal.

-De halo, een enorme diffuse bol die de reeds genoemde structuren omgeeft en die wordt verward met de halo van de naburige Melkweg.

Oorsprong en evolutie Hoe is Andromeda ontstaan?

De sterrenstelsels vinden hun oorsprong in de protogalaxies of oorspronkelijke gaswolken die zich relatief kort na de oerknal organiseerden, de grote explosie die het universum deed ontstaan.

Tijdens de oerknal werden de lichtere elementen, waterstof en helium, gevormd. Op deze manier waren de eerste protogalaxieën noodzakelijkerwijs samengesteld uit deze elementen.

Aanvankelijk was de materie homogeen verdeeld, maar op sommige punten stapelde het zich iets meer op dan op andere. Op plaatsen waar de dichtheid hoger was, trad de zwaartekracht toe en zorgde ervoor dat meer materie zich ophoopte. Na verloop van tijd veroorzaakte de zwaartekrachtcontractie de protogalaxieën.

Andromeda is mogelijk het resultaat van de fusie van verschillende protogalaxies die ongeveer 10 miljard jaar geleden plaatsvond.

Rekening houdend met het feit dat de geschatte leeftijd van het universum 13,7 miljard jaar is, ontstond Andromeda kort na de oerknal, net als de Melkweg.

In de loop van zijn bestaan ​​heeft Andromeda andere protogalaxies en sterrenstelsels geabsorbeerd, waardoor het zijn huidige vorm heeft gekregen. Ook zijn stervormingssnelheid is gedurende die tijd gevarieerd, aangezien tijdens deze benaderingen de stervormingssnelheid toeneemt.

Ondanks het feit dat bekend is dat het universum zich uitbreidt, nadert het Andromeda-sterrenstelsel momenteel de Melkweg met een snelheid van 300 km / s, dus in de verre toekomst wordt een "botsing" tussen de twee of ten minste één benadering verwacht. zodat beide sterk vervormd zijn.

Dergelijke gebeurtenissen zijn niet ongewoon en zijn niet per se gewelddadig of destructief, gezien de grote afstand tussen de sterren.

Als de botsende sterrenstelsels even groot zijn, zullen ze waarschijnlijk hun vorm verliezen en een elliptisch sterrenstelsel of een onregelmatig sterrenstelsel vormen. Is er een kleiner, dan behoudt de grotere zijn vorm door deze te absorberen, of zal hij een min of meer merkbare vervorming ondergaan.

Cepheïden en astronomische afstanden

Edwin Hubble gebruikte de Cepheïden om de afstand tot Andromeda te bepalen en om aan te tonen dat het een melkwegstelsel was dat los stond van de Melkweg.

Cepheïden zijn extreem heldere sterren, veel helderder dan de zon, dus ze zijn zelfs van heel ver te zien. Polaris, de poolster is een voorbeeld van een cepheid.

Ze worden gekenmerkt door het feit dat ze periodieke uitzettingen en samentrekkingen ondergaan, waarbij hun helderheid met regelmatige tussenpozen toeneemt en afneemt. Daarom staan ​​ze bekend als pulserende sterren.

De astronoom Henrietta Leavitt (1868-1921) ontdekte dat elke cepheïd met dezelfde periode T dezelfde helderheid of intrinsieke magnitude Mv heeft, volgens de vergelijking:

Mv = -1,43 - 2,81 log T

Dit geldt voor elke cepheid, hoe ver weg het ook is. Daarom zal bij het identificeren van een Cepheïd in een ver sterrenstelsel, het onderzoeken van de periode ook de grootte ervan laten zien, aangezien er eerder gekalibreerde magnitude versus periodekrommen zijn.

Nu heeft elke lichtbron intrinsieke magnitude en schijnbare magnitude.

Wanneer twee even felle lichten 's nachts op een afstand worden gezien, kunnen ze allebei dezelfde intrinsieke helderheid hebben, maar een van de bronnen kan ook minder helder en dichterbij zijn en er daarom hetzelfde uitzien.

De intrinsieke magnitude van een ster is gerelateerd aan zijn helderheid: het is duidelijk dat hoe groter de magnitude, hoe groter de helderheid. Het verschil tussen de schijnbare en de intrinsieke grootte is op zijn beurt gerelateerd aan de afstand tot de bron.

Verband tussen omvang en afstand

Astronomen gebruiken de volgende vergelijking die de drie genoemde variabelen met elkaar in verband brengt; intrinsieke grootte, schijnbare grootte en afstand:

m _v - M _v = -5 + 5 log d

Waar m _v de schijnbare magnitude is, M _v de absolute magnitude en d de afstand tot de lichtbron (in parsec *), in dit geval de ster.

Op deze manier vond Hubble Cepheïden in de Andromeda-nevel met zeer kleine magnitudes, wat betekent dat ze erg ver weg waren.

De afstand tussen ons en Andromeda die Hubble met deze methode bepaalde, was 285 kiloparsec, iets meer dan 929 duizend lichtjaar. De momenteel geaccepteerde waarde is 2,5 miljoen lichtjaar, iets meer dan het dubbele van de schatting van Hubble.

Het blijkt dat op het moment dat Hubble zijn schatting maakte, het niet bekend was dat er twee klassen Cepheïden waren en daarom onderschatte hij de afstand. Desondanks slaagde hij erin te bewijzen dat het zo groot was dat Andromeda absoluut geen deel uitmaakte van de Melkweg.

* 1 parsec = 3,26 lichtjaar.

Referenties

1. Taylor, N. The Andromeda Galaxy (M31): Locatie, kenmerken en afbeeldingen. Hersteld van: space.com.
2. Manitoba Universiteit. Onderzoeksproject 1: Spiraalvormige sterrenstelsels. Hersteld van: physics.umanitoba.ca.
3. Pasachoff, J. 2007. De kosmos: astronomie in het nieuwe millennium. Derde editie. Thomson-Brooks / Cole.
4. Seeds, M. 2011. Foundations of Astronomy. Zevende editie. Cengage leren.
5. Wikipedia. Andromeda Galaxy. Hersteld van: es.wikipedia.org.