24 oktober 2017

Bijzondere Sterrenstelsels deel 1: het spookstelsel NGC 2915

ngc2915 optisch

NGC 2915 in optisch licht

Vanaf vandaag introduceren we bij AstroBlogs een nieuwe rubriek: bijzondere sterrenstelsels. Sterrenstelsels zijn enorme sterreneilanden en vormen de bouwstenen van de structuur van de kosmos op grote schaal- ze zijn dus van groot belang voor zowel de astronomie als de kosmologie. Sterrenstelsels kennen een enorme verscheidenheid aan vormen, eigenschappen en evolutionaire geschiedenis. De meest bijzondere sterrenstelsels komen aan bod in deze reeks, stelsels met een structuur dat niet binnen de standaardclassificatie valt en/of stelsels die ons begrip van de evolutie van sterrenstelsels kunnen veranderen.

Vandaag: het spookstelsel NGC 2915. Dit stelsel staat op een afstand van 12 miljoen lichtjaar en bevindt zich aan de rand van de Lokale Groep van sterrenstelsels. In optisch licht ziet het stelsel eruit als een “blauwe compacte dwerg”, een zeldzame groep van dwergstelsels die in het bezit zijn van vele jonge sterrenclusters op korte afstand van elkaar. De rol van blauwe compacte dwergen in de evolutie van sterrenstelsels wordt slecht begrepen.

Sommige astronomen zijn van mening dat het “oude” onregelmatige dwergstelsels zijn die een recente starburst hebben gekend (een fase van enorme stervorming). Probleem is echter dan blauwe compacte dwergen de neiging hebben om, zoals hun naam al suggereert, zeer compact te zijn, waarbij stervorming beperkt is gebleven tot een klein oppervlak. Onregelmatige sterrenstelsels zijn daarentegen veel minder compact en nemen een groter volume in beslag.

Een tweede theorie stelt dat blauwe compacte dwergen de bouwstenen vormen van grotere spiraalstelsels, zoals het onze. Dit kan een verklaring vormen voor de zeldzaamheid van dit soort dwergstelsels: de meeste zijn allemaal “verbruikt” om spiraalstelsels te vormen. Toch zitten ook aan deze theorie nogal wat haken en ogen.

Studies naar NGC 2915 hebben echter geleidt tot een heel andere theorie. Als je NGC 2915 bekijkt in optisch licht, zie je een compact dwergstelsel zonder gedefinieerde vorm. Als je het stelsel echter bekijkt op golflengten die overeenkomen met de radio-emissie van neutraal waterstofgas, dan zie je iets heel anders: er komen meerdere spiraalarmen tevoorschijn, die zich tot ver voorbij het optische stelsel uitstrekken, plus een korte centrale balk. De spiraalarmen bestaan echter vrijwel geheel uit neutraal waterstofgas: er heeft geen stervorming opgetreden.

ngc2915

De sterloze spiraalarmen van NGC 2915. Het zichtbare deel van het stelsel is de “vlek” in het midden.

 

Daarnaast hebben zwaartekrachtstudies uitgewezen dat NGC 2915 een ongebruikelijk grote halo van donkere materie heeft. Als je dus kijkt naar de massa van de gascomponent van het stelsel, dan blijkt deze veel hoger te zijn dan verwacht mag worden van een dwergstelsel. Hetzelfde geldt voor de massa van de donkere materie rond NGC 2915. Vandaar dat het stelsel wel een spookstelsel wordt genoemd: een gasrijk spiraalstelsel met dikke donkere materie-halo, maar met bijna geen sterren.

Een mogelijke verklaring is dat NGC 2915 vanwege zijn relatief geisoleerde richting gevrijwaard is gebleven van interacties met andere stelsels. Door de getijdenkrachten die vrijkomen bij dit soort interacties, wordt het waterstofgas samengedrukt en stervorming op gang gebracht. NGC 2915 heeft echter geen interacties gehad, zodat het grootste deel van het gas in maagdelijke staat is gebleven.

Het bestaan van de spookspiraalarmen rond NGC 2915 heeft consequenties voor ons begrip van de evolutie van sterrenstelsels. De standaardtheorie stelt dat spiraalstelsels als de Melkweg ontstaan uit het samenvoegen van vele kleinere stelsels, een model dat bekend staat als het hierarchisch model. NGC 2915 laat echter zien dat spiraalstelsels ook in situ kunnen ontstaan, waarbij de spiraalstructuur al is vastgelegd voordat de eerste massale stervorming plaatsvindt. Dit soort stelsels kunnen zich dus ontwikkelen tot normale (kleine) spiraalstelsels zonder dat hiervoor samensmeltingen met andere stelsels nodig zijn.

Overigens zal een spiraalstelsel dat ontstaat uit een spookstelsel a la NGC 2915 het (uiteraard) zonder centrale verdikking of bulge moeten doen. Vandaar dat stelsels als NGC 2915 de voorganger kunnen zijn van relatief kleine, bulge-loze spiraalstelsels zoals de Driehoeksnevel (Messier 33). Om grotere spiraalstelsels met bulge (zoals de Melkweg en Andromeda) te “maken”, blijven samensmeltingen echter noodzakelijk.

M33 bevat g</p><div class=

Laat wat van je horen

*