1 september 2014

Messier Maandag – M51, de Draaikolknevel

M51 1

Welkom bij de volgende editie van Messier Maandag! Iedere week bespreken we een object uit de Messier-catalogus, een lijst van 110 deepsky-objecten die is opgesteld om verwarring met kometen te voorkomen. Ik heb besloten om de volgorde aan te passen, zodat de Messier-objecten die besproken worden ook daadwerkelijk gevonden kunnen worden in deze tijd van het jaar.

Messier Maandag 2204

Van de 110 Messier-objecten zijn er 40 sterrenstelsels buiten onze Melkweg, waarvan er 27 een spiraalstructuur hebben. Aangezien de Messier Catalogus in de 18de eeuw is opgesteld, kon de spiraalstructuur van sommige objecten pas in 1845 vastgesteld worden. In dat jaartal werd de eerste zogenaamde “spiraalnevel” gevonden: Messier 51. Dit is hoe je ‘m zelf kunt vinden.

M51 locatie1

De misschien wel meest herkenbare verzameling van sterren aan de noordelijke nachthemel is de Grote Beer. Vrijwel iedereen zal het bekende Steelpannetje kunnen herkennen, zelfs mensen die nieuw zijn op het gebied van sterrenkijken. De allereerste spiraalnevel die als zodanig herkend is, bevindt zich op korte afstand van de ster die het uiteinde van het “handvat” vormt: Alkaid. Op slechts 2,5 hemelgraden afstand van deze ster, in de richting van de ster Cor Caroli, vind je Messier 51.

M51 locatie2

Dit is één van de bekendste spiraalstelsels aan de nachthemel. Het stelsel heeft zelfs een eigen naam: de Draaikolknevel. Hoewel er iconische foto’s van dit object bestaan, zal je met je eigen ogen de beroemde spiraalstructuur vrijwel niet kunnen zien.

M51 2

Totdat je zelf door een telescoop kijkt, zal je niet beseffen hoe zwak en diffuus dit soort stelsels eigenlijk zijn. Ze lijken eerder op heiige, éénkleurige wolken die niet bewegen, dan op de briljante spiraalstelsels die op foto’s zichtbaar zijn. Dit lijkt misschien vreemd: astrofotografen maken immers regelmatig adembenemende foto’s, zoals deze:

M51 3

Astrofotografen hebben het voordeel lange belichtingstijden te kunnen gebruiken, waardoor details zichtbaar worden die onze ogen simpelweg niet kunnen zien. Onze ogen zijn namelijk niet in staat om snel genoeg voldoende licht verzamelen om meer structuur te zien. Messier’s oorspronkelijke omschrijving luidt als volgt:

Zeer zwakke nevel, zonder sterren, nabij het oog van de Noordelijke Windhond, onder de ster Eta van de 2de magnitude van de Grote Beer. Met een normale telescoop van 3.5 voet kan deze nevel moeilijk gevonden worden. Vlakbij de nevel bevindt zich een ster van de 8ste magnitude…het is een dubbelster – iedere component heeft een helder centrum en de twee zijn 4’35” van elkaar gescheiden. De twee “atmosferen” raken elkaar aan, de ene zelfs nog zwakker dan de andere. Verschillende keren opnieuw waargenomen.

Pas toen een telescoop met een spiegel van zes voet in diameter (ongeveer 2 meter) in gebruik werd genomen, kon de spiraalstructuur van M51 voor het eerst vastgesteld worden:

Leviathan of Parsontown

Deze telescoop was de beroemde Leviathan van Parsontown en had een lichtverzamelend vermogen dat pas aan het begin van de 20ste eeuw geëvenaard zou worden. Lord Rosse, de uitvinder van vele noodzakelijke technieken om zo’n kolos te bouwen, had zijn ogen getraind op vele objecten – zowel binnen als buiten de Messier-catalogus. Toen hij zich stortte op het 51ste object, zag hij iets dat nooit iemand gezien had:

M51 4 sketch

Deze, nu wereldberoemde, tekening was de eerste schets van een deepsky-object waarop de spiraalstructuur zichtbaar was – en er was een telescoop van 72 inch (1.8 meter) voor nodig om dit kunstje te flikken! In de jaren erna werden steeds meer spiraalnevels ontdekt, maar Messier 51 – beter bekend als de Draaikolknevel of Whirlpool Galaxy – was de allereerste!

Sommige foto’s die we vandaag de dag kunnen maken van dit object zijn ronduit spectaculair. Laten we eens kijken wat er allemaal te zien valt.

M51 5

Zoals je ziet, zijn het eigenlijk twee sterrenstelsels! Aan de rand van het grotere grand design spiraalstelsel bevindt zich een kleiner stelsel, schijnbaar een ernstig verstoord elliptisch sterrenstelsel.

De spiraalarmen zijn duidelijk vervormd door de zwaartekracht van de kleinere begeleider. De heldere, roze kleur vormt een duidelijke aanwijzing voor de geboorte van nieuwe sterren. Daarnaast vormt de blauwe kleur waarmee de spiraalarmen geplaveid zijn onmiskenbaar bewijs voor jonge, hete sterren (die van nature blauw zijn) die recent ontstaan zijn.

M51 6

Het feit dat het grotere spiraalstelsel slechts een beetje verstoord is, verteld ons dat het elliptische stelsel een veel lagere massa moet hebben. De intense stervorming in de spiraalarmen en de ernstig misvormde begeleider vertellen ons dat beide stelsels druk bezig zijn om samen te smelten. Ze zijn waarschijnlijk 1,5 miljard jaar geleden dwars door elkaar heen gevlogen en maken zich op om dit nogmaals te doen.

De volledige samensmelting kan 2 tot 3 passages duren, alvorens het proces compleet is – een kosmisch ballet dat minstens een paar honderd miljoen jaar (en soms een paar miljard jaar) kan duren!

M51 7

Messier 51 is opvallend genoeg 25 procent kleiner dan onze Melkweg – slechts 75.000 lichtjaar in diameter. De totale massa bedraagt zo’n 160 miljard zonnemassa’s en dat is minder dan de helft van de totale massa van de Melkweg!

Maar een stelsel als deze – dichtbij, van bovenaf gezien en interessant – vraagt erom om in vele verschillende golflengten waargenomen te worden.

M51 8 galex

Op deze ultraviolette foto, gemaakt door GALEX, zijn de hete, blauwe sterren van het spiraalstelsel goed zichtbaar, terwijl de begeleider nauwelijks zichtbaar is. Dit vertelt ons dat de begeleider nauwelijks nieuwe sterren gevormd heeft! Dat betekent dat de begeleider bijzonder gasarm moet zijn, waardoor weinig “bouwmateriaal” voorhanden is om nieuwe sterren te smeden. Het zou kunnen dat dit stelsel van zichzelf gasarm is, maar het is ook mogelijk dat Messier 51 (als een kosmische kleptomaan) al het gas “gestolen” heeft.

M51 9 chandra

Als we verder opschuiven richting het energierijke deel van het spectrum, dan komen we in het domein van de röntgenstraling terecht. Deze foto van Chandra onthult waarschijnlijk de supermassieve zwarte gaten in het centrum van ieder van de sterrenstelsels. Deze stoten een intense hoeveelheid röntgenstraling uit, terwijl kleinere stellaire zwarte gaten zichtbaar zijn als puntobjecten. Er zijn ook meer diffuse gebieden zichtbaar: dat zijn gaswolken die dusdanig verhit worden door jonge sterren, dat ze röntgenstraling gaan uitzenden.

M51 10 spitzer

Aan de andere, koelere, kant van het elektromagnetische spectrum bevindt zich het domein van het infrarode licht. Op bovenstaande foto van de Spitzer Space Telescope staat de blauwe kleur voor koele, oudere sterren terwijl de rode kleur de locatie van warm stof onthult. “Warm” is een relatief begrip; het stof dat we zien is veel heter dan de intergalactische ruimte, maar veel koeler dan, bijvoorbeeld, een ster. Het grootste deel van het gas is echter koeler dan kamertemperatuur, waardoor het gas tot rust kan komen. Dat betekent dat de rode gloed op de foto de locatie aangeeft van de volgende generatie sterren.

Zoals gewoonlijk worden de beste foto’s in zichtbaar licht gemaakt door de Hubble Space Telescope:

M51 11 hubble

Natuurlijk bestaat er een OMG WTF-megaversie van de Hubble-foto – openen op eigen risico! Dit is overigens niet de eerste keer dat Hubble M51 heeft waargenomen. Met een eerdere camera is in 1992 direct naar de kern van het stelsel gekeken, waarop een tweetal stofbanden zichtbaar zijn:

M51 hubble2

Als we al deze golflengten samenvoegen – röntgenstraling, UV, zichtbaar licht en infrarood – dan kunnen we het gehele verhaal van Messier 51 in één foto vangen! Op onderstaande foto is röntgenstraling van Chandra zichtbaar als paars, de UV-straling van GALEX als blauw, het zichtbare licht van Hubble als groen, en het infrarode licht van Spitzer als rood. Het geheel is wonderbaarlijk!

M51 12 gecombineerd

Voor degenen die persee een glimp willen opvangen van de ultra-hoge resolutie foto van Hubble: hier is een kleine strook van de gehele foto (verticaal en in volledige resolutie). Geef het de tijd om te laden!

M51 13 hubblecloseup

Dat was het fantastische verhaal van het allereerste spiraalstelsel dat ooit is ontdekt: Messier 51, het Draaikolkstelsel!

Inclusief die van vandaag, hebben we nu 8 van de 110 Messier-objecten besproken:

- M1, de Krabnevel (25 februari 2013)
- M8, de Lagunenevel (4 maart 2013)
- M13, de Grote Bolhoop van Hercules (11 maart 2013)
- M15, een oeroude bolhoop (25 maart 2013)
- M65, de eerste Messier-supernova van 2013 (1 april 2013)
- M33, de Driehoeksnevel (8 april 2013)
- M45, de Pleiaden (15 april 2013)
- M51, de Draaikolknevel (22 april 2013)

Welke zal de volgende zijn? Kom volgende week maandag weer terug en je zal het weten!

Messier Maandag – in samenwerking met Starts With A Bang.

p5rn7vb
Share

Laat wat van je horen

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *

%d bloggers op de volgende wijze: