22 september 2019

De symmetrie van de Melkweg (en de kansen op leven)


Het in kaart brengen van de Melkweg is een lastige taak, aangezien de zon er onderdeel van uitmaakt – we zitten er (als het ware) middenin1. Grote delen van het melkwegstelsel worden door dichte stofwolken aan het oog onttrokken, waardoor het lastig wordt om een totaalplaatje te verkrijgen. Toch begint langzaam een duidelijk beeld te ontstaan van de structuur van ons sterrenstelsel. Dit is vooral te danken aan observatoria die waarnemingen verrichten in radiogolven en infrarood licht. Dit soort straling kan namelijk dwars door het blokkerende stof heendringen.Bij een nieuw onderzoek heeft men gebruik gemaakt van WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) om meer dan 400 door stof omhulde sterrenclusters te ontdekken. Dit soort (moeilijk zichtbare) sterrenkraamkamers volgen namelijk de vorm van de spiraalarmen en kunnen dus uitstekend gebruikt worden om het spiraalpatroon van de Melkweg te traceren. Het blijkt dat aan de hand van de stoffige stervormingsgebieden een patroon met vier spiraalarmen naar voren is gekomen. Dit vormt een bevestiging van eerdere onderzoeken.De spiraalarmen zijn de plaatsen waar de meeste nieuwe sterren geboren worden en zitten tjokvol met gas en stof. Twee van die spiraalarmen, die Perseus en Scutum-Centaurus genoemd worden, zijn zeer prominent en bevatten veel sterren. De twee andere spiraalarmen, die Sagittarius en Outer genoemd worden, bevatten veel minder sterren, maar wél evenveel gas en stof als de eerste twee.Omhulde sterrenclusters vormen een krachtig gereedschap om de spiraalarmen te traceren, aangezien de sterren nog geen tijd gehad hebben om de spiraalarmen te verlaten. Sterren beginnen hun leven in het dichte en gasrijke milieu van een spiraalarm, maar zullen na verloop van tijd naar buiten migreren. Daarom zijn infrarode waarnemingen van omhulde sterrenclusters complementair met overige technieken die gebruikt worden om de Melkweg in kaart te brengen, zoals het gebruik van radiotelescopen om dichte gaswolken in spiraalarmen te detecteren.Spiraalarmen kunnen trouwens vergeleken worden met files op de snelweg. Het zijn plaatsen met een hogere dichtheid (dichtheidsgolven), waarin gas en sterren dichter op elkaar zitten dan buiten de spiraalarmen. Binnen een spiraalarm heerst als het ware een verkeersopstopping. Zodra een gaswolk de spiraalarm binnentreed, zal deze in botsing komen met een andere gaswolk. De resulterende schokgolven doen het gas dan samentrekken tot nieuwe sterren.Die sterren zullen na een tijdje de spiraalarm weer verlaten, aangezien ze met hogere snelheid dan de dichtheidsgolf rondom de kern van de Melkweg draaien. De spiraalarmen zijn daarom ook geen vaste structuren – ze bestaan uit materiaal dat de spiraalarmen binnentreedt en weer verlaat. Immers, een heftige file bestaat ook niet de hele tijd uit dezelfde auto’s – aan de achterkant zullen auto’s de file binnentreden, terwijl andere auto’s de file aan de voorkant weer verlaten.

In 2011 werd een nieuwe en bijzonder gasrijke spiraalarm van de Melkweg ontdekt. Dit is gedaan door te kijken naar de emissie van koolmonoxide-moleculen in interstellaire gaswolken. Men kiest voor koolmonoxide omdat dit gas een zeer kenmerkend radiosignaal produceert en zich graag ophoudt in de buurt van moleculaire waterstof – het (lastiger te detecteren) hoofdingrediënt van nieuwe sterren.Die nieuwe spiraalarm bevindt zich aan het uiteinde van de Scutum-Centaurus-arm, één van de twee hoofdarmen die ontspringen aan beide uiteindes van de centrale balk. Als het bestaan ervan bevestigd zou worden, zou dat betekenen dat de Melkweg een opvallende symmetrie moet hebben, met de nieuwe arm als symmetrische tegenhanger van de nabije Perseus-arm. Zou in de nieuwe arm intelligent leven mogelijk zijn? De meeste sterrenkundigen twijfelen daaraan – ze zijn van mening dat de meeste planeten met voldoende zware elementen voor het ontstaan van het leven zich nabij de galactische kern zouden moeten bevinden. De kans is ook groter dat die planeten ouder zijn dan de aarde en dus leven bevatten dat veel verder geëvolueerd is.Spiraalstelsels zoals de Melkweg worden in vier onderdelen verdeeld. Ten eerste een enorme halo van oude sterren, die zich een flink eind voorbij de galactische schijf kan uitstrekken. De halo van de Melkweg bevat zo’n 500 miljoen sterren, die allemaal twee keer zo oud als de zon zijn én minder dan 10% het metaalgehalte van de zon hebben (astronomen noemen alles dat geen waterstof of helium is een “metaal”). Het is daarom minder waarschijnlijk dat zich hier een aarde-achtige planeet zal bevinden.Een beetje metaalrijker dan de halo is de zogenaamde dikke schijf, die is opgebouwd uit jongere sterren (nog altijd ouder dan de zon) die samen zo’n tien procent van alle sterren van de Melkweg uitmaken. De rest van de Melkweg behoort tot de dunne schijf, het thuis van de zon, en de centrale verdikking in de galactische kern.Die kern is relatief klein, maar heeft een bizar hoge sterdichtheid. Zowel in de verdikking (“bulge”) als de dunne schijf kunnen nieuwe sterren geboren worden. Gelukkig bevatten beide ook veel oude sterren mét een hoog metaalgehalte. Dat is belangrijk, want zonder “metalen” zoals zuurstof, koolstof, silicium en ijzer is het lastiger om rotsachtige planeten te maken, om over levende wezens maar te zwijgen.Dat betekent dat de dunne schijf en de bulge dé plaatsen zijn om te zoeken naar intelligente levensvormen. Overigens neemt het metaalgehalte langzaam af naarmate de afstand tot de kern groter wordt. Dat betekent dat de kans op aliens in de nieuwe spiraalarm wat kleiner is dan elders in de dunne schijf. Volgens de onderzoekers blijft de centrale verdikking echter “de meest waarschijnlijke plaats voor buitenaardse intelligentie”.

Galaxy_drawing_3

Bron: Daily Galaxy.

  1. feitelijk op tweederde van de kern en éénderde van de rand []

Reacties

  1. De Russen experimenteren al druk met simulaties hoe je symmetrische spiraalnevels kan creëren 🙂
    Hier een NASA “unexplained files” filmpje hoe ze dat doen.
    https://www.youtube.com/watch?v=FgWgsstTx-8

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: