Aanvullend leesmateriaal van www.astronomynotes.com
- Types van Sterrenstelsels
- Spirals
- Irregulars
Tegelijktijdig met zijn ontdekking van cepheïden in Andromeda, was Edwin Hubble in het midden van de jaren 1920 bezig om andere sterrenstelsels in meer detail te bestuderen (hoewel het op dat moment nog gebruikelijk was om ze nevels te noemen). Het gebeurt vaak dat astronomen bij de ontdekking van een nieuwe klasse van objecten een classificatieschema bedenken als eerste stap om te proberen deze objecten te begrijpen. Hubble heeft een classificatieschema voor sterrenstelsels bedacht, dat meestal wordt aangeduid als zijn “stemvork”-diagram.
De Hubble Tuning Fork is vele malen gereproduceerd met veel verschillende sets van afbeeldingen van melkwegstelsels. Een bijzonder gedetailleerde versie is gemaakt door de Spitzer Infrared Nearby Galaxies Survey (SINGS) groep. De groep heeft een kort artikel geschreven over hun werk, dat u kunt lezen. Als u dit als poster op ware grootte voor uw klaslokaal wilt afdrukken, hebben zij een TIFF-bestand van 4200 x 3600 beschikbaar gesteld dat voldoende resolutie biedt om dit te doen.
Het wordt heel duidelijk na het observeren van slechts een paar melkwegstelsels, zoals Hubble deed, dat er een grote verscheidenheid aan typen is. Sommige zijn karakterloos, terwijl andere zeer duidelijke spiraalarmen hebben. Hieronder staan links naar een aantal afbeeldingen van de verschillende typen sterrenstelsels. Nadat je een aantal verschillende sterrenstelsels hebt bekeken, zullen we Hubble’s classificatieschema hieronder bespreken.
Probeer dit eens met Starry Night!
Je moet iets herhalen van wat Hubble deed toen hij zijn stemvorkclassificatiesysteem ontwikkelde. Je moet de beelden van verschillende sterrenstelsels onderzoeken, en dan hun kenmerken vergelijken en contrasteren. Open eerst Starry Night, en doe het volgende (Opmerking: De Digital Download kernapplicatie heeft geen afbeeldingen van melkwegstelsels. Dus, als je die versie hebt, moet je dit deel van de oefening overslaan):
- Gebruik het zoek gereedschap, zoek de sterrenstelsels, M51, M81, M95, M61, M87, M49, M59 een voor een.
- Wanneer je gecentreerd bent op het sterrenstelsel, gebruik dan het zoom gereedschap, zoom in zodat je het beeld kunt zien op een redelijk niveau van detail.
- Bedenk een mentale lijst van de overeenkomsten en verschillen tussen deze 7 objecten.
Bestudeer vervolgens enkele specifieke voorbeelden in detail om jezelf vertrouwd te maken met hun verschillen:
- Hubblesite afbeelding van een normale spiraal: M51 Beeldtour
- Hubblesite beeld van een balkspiraal: NGC 1300 beeld tour
- Hubblesite beeld van een dwerg onregelmatig sterrenstelsel: NGC 4449 image tour
Ten slotte, als u naar afbeeldingen van sterrenstelsels van een specifiek type wilt kijken, vindt u hieronder een lijst van sterrenstelsels met hun types in Hubble’s classificatieschema:
- Sa-spiraal M81
- Sb-spiraal M51 (let op, M51 heeft een begeleidend sterrenstelsel, en het is het hoofdobject dat geclassificeerd is als een Sb spiraal)
- Sc spiraal NGC 2997
- SBa balkspiraal M95
- SBb balkspiraal NGC 1365
- SBc balkspiraal M61
- E0 elliptisch M87
- E1 elliptisch M49
- E5 elliptisch M59
- Irregulier II sterrenstelsel M82
- Irregulier I sterrenstelsel Grote Magelhaense Wolk
Wilt u meer weten?
- U kunt op allerlei websites nog veel meer afbeeldingen van sterrenstelsels vinden, maar hier is een bron bij het National Optical Astronomy Observatory met een uitstekend voorbeeld van veel van de bekende typen.
Edwin Hubble classificeerde sterrenstelsels aan de hand van de typen die u op de twee stemvorkafbeeldingen ziet; de afbeelding hierboven en de afbeelding van SINGS. Zijn belangrijkste typen zijn:
- Spiralen,
- Barred Spirals,
- Ellipticals,
- en Irregulars.
Binnen elk van deze groepen zijn er ook sub-classificaties.
Spiraalstelsels
Een spiraalstelsel is geclassificeerd als een S-stelsel met subclassificatie a, b, of c, dus bijvoorbeeld M51 hierboven is geclassificeerd als een Sb-stelsel. De subklassen zijn verdeeld op basis van de dominantie van de bulge-component van het melkwegstelsel. In Sa-stelsels domineert de bulge het melkwegstelsel, terwijl in Sc-stelsels de bulge veel kleiner is. Dit is aangegeven op de SINGS Tuning Fork.
Het uiterlijk van de spiraalarmen verandert ook tussen de a, b, en c subklassen. In Sa-sterrenstelsels zijn de armen strak om de bulge gewikkeld, terwijl in Sc-sterrenstelsels de armen veel losser zijn, en vaak klonteriger lijken dan de gladde armen van een Sa-sterrenstelsel. Sb-sterrenstelsels hebben eigenschappen die het midden houden tussen die van Sa- en Sc-sterrenstelsels.
We kunnen rand-op-spiraalstelsels classificeren op basis van het uiterlijk van hun bulge, zelfs zonder dat we de spiraalarmen kunnen zien. Zo kan bijvoorbeeld de randspiraal M104 – het Sombrero-melkwegstelsel, hieronder te zien, als een Sa-melkwegstelsel worden geclassificeerd.
Hier is nog een randspiraalstelsel, NGC 4565. Kun je raden welk type het toegewezen zou krijgen, Sa, Sb, of Sc? Wat is het duidelijkste verschil tussen NGC 4565 en M104?
Aangezien de Melkweg een spiraalstelsel is, kun je de eigenschappen ervan beschouwen als illustratief voor spiraalstelsels in het algemeen. Spiraalstelsels zoals de Melkweg bevatten vaak grote hoeveelheden gas en stof, en gezien de aanwezigheid van gas, blijken zij veel jonge sterren en stervormingsgebieden te bevatten. De kleuren van spiraalstelsels variëren van plaats tot plaats binnen het melkwegstelsel, maar door de aanwezigheid van O&B sterren in deze stelsels neigen hun algemene kleuren naar het blauwe eind van het spectrum.
Barred Spirals
In sommige spiraalstelsels heeft de bulge een goed gedefinieerde BAR die door de bulge gaat. Hubble classificeerde deze sterrenstelsels door ze SB sterrenstelsels te noemen met subklassen a, b, en c, net als de normale spiralen. De spiraalarmen in balkspiralen lijken aan de uiteinden van de balk te beginnen, in plaats van in de uitstulping, zoals bij normale spiralen het geval is. Wij denken dat de Melkweg een balkspiraal is, misschien van het SBb of SBc type. De schematische afbeelding van de Melkweg die je in een vorige les hebt bestudeerd, laat de balk van de Melkweg zien. Afgezien van de aanwezigheid van de balk, lijken de eigenschappen van balkspiraalstelsels erg op die van normale spiralen.
Elliptische stelsels
Elliptische stelsels (type E in het schema van Hubble) zijn karakterloze stelsels die slechts een bol van sterren lijken te zijn. Ze hebben ook geen duidelijke stofbanen en gaswolken zoals we die in spiraalstelsels zien. Er is geen Hubble-afbeelding van een elliptisch sterrenstelsel, omdat er geen kenmerken zijn om te bekijken! Omdat er geen gas en stof is, zijn er ook geen jonge sterren of stervormingsgebieden zoals we die in typische elliptische sterrenstelsels zien. De algemene kleuren en spectra van elliptische melkwegstelsels lijken erg op K-sterren, omdat ze worden gedomineerd door deze oudere, rode sterren.
De subklassen van de elliptische klasse krijgen nummers toegewezen op basis van hoe rond ze lijken. De rondste elliptische stelsels worden E0-stelsels genoemd, en de meest elliptisch gevormde stelsels die we hebben waargenomen, krijgen het label E7-stelsels. De numerieke aanduiding wordt bepaald door de verhouding tussen de hoofdas (a) en de korte as (b) van het object. De ellipticiteit is gedefinieerd als e = 1 – (b/a), dus een cirkel zal een ellipticiteit van 0 hebben, en een sterk elliptisch sterrenstelsel met een korte as die 30% van de lengte van de lange as is zal een ellipticiteit van e = 1 – (3 / 10) = 0,7 hebben. Een E0-sterrenstelsel heeft een ellipticiteit van 0, en een E7-sterrenstelsel heeft een ellipticiteit van 0,7, dus om de Hubble-indeling te bepalen vermenigvuldig je de ellipticiteit met 10. Net als bij spiraalstelsels is ons beeld van dat object een 2D-projectie van een 3D-object, en dus vertelt de classificatie je alleen hoe het er vanuit jouw gezichtspunt uitziet. Als je een voetbal beschouwt als een goede analogie voor een elliptisch melkwegstelsel (zie onderstaande afbeelding), dan kun je, als je er van de zijkant naar kijkt zoals op de afbeelding, de elliptische aard zien. Als je er echter naar kijkt vanuit het gezichtspunt van de punt van de voetbal, lijkt het cirkelvormig te zijn. Een ellipsvormig sterrenstelsel dat voor ons een E0 lijkt, kan dus voor een waarnemer in een ver verwijderd sterrenstelsel met een ander gezichtspunt dan het onze een E7 lijken.
Er zijn enkele sterrenstelsels die het midden lijken te houden tussen elliptische en spirale stelsels. Het zijn schijfstelsels met uitstulpingen, maar ze hebben heel weinig of geen gas en stof zoals andere spiralen. Hun schijven vertonen ook geen sporen van spiraalarmen. Deze stelsels worden gewoonlijk lenticulaire stelsels of S0-stelsels genoemd.
Irregulars
Ten slotte hebben we de categorie “diversen”. Alles wat zo ongebruikelijk is dat het niet in een van de normale categorieën past, wordt een irregulier sterrenstelsel genoemd. Er zijn ook twee subklassen in deze groep. Onregelmatige I-sterrenstelsels (zoals de Magelhaense Wolken) lijken een spiraalstructuur te hebben, maar die lijkt te zijn verstoord. Onregelmatige II-sterrenstelsels zijn veel meer verstoord dan Irr I-sterrenstelsels en zien eruit alsof ze het slachtoffer zijn geworden van een of andere gewelddadige gebeurtenis die hun oorspronkelijke vorm volledig heeft verstoord. Veel onregelmatige sterrenstelsels blijken veel jonge sterren te bevatten en een aanzienlijke stervorming te ondergaan.
Tot besluit…
Op dit punt moet worden opgemerkt dat de classificatie van sterrenstelsels geen erg precieze onderneming is. In feite, als u enig vervolgonderzoek doet naar sommige van de melkwegstelsels hierboven, zult u een verscheidenheid van classificaties vinden die voor hetzelfde object worden gegeven. M81 bijvoorbeeld kan worden aangeduid met Sa of Sb. Afhankelijk van het type waarneming (bv. optische waarnemingen vs. infrarood waarnemingen), kan een balkspiraal op de ene foto een opvallende balk hebben, terwijl hij op een andere foto bijna niet waarneembaar is. Het kan dus zijn dat hetzelfde sterrenstelsel als Sb of SBb wordt geclassificeerd, afhankelijk van hoe het is waargenomen.
Er zijn vele andere eigenschappen van sterrenstelsels die we in enig detail kunnen bespreken, maar om onze bespreking van normale sterrenstelsels af te sluiten, moeten we kort de grootte van typische sterrenstelsels bespreken. Onder spiraalstelsels en balkspiralen is er een redelijke mate van uniformiteit. Sommige spiraalstelsels, zoals M33, zijn meetbaar kleiner dan andere, zoals M31, die ongeveer vier keer zo groot is. In het algemeen zijn de verschillen echter klein. Binnen de klasse van de elliptische stelsels is er echter een veel groter scala aan afmetingen. Sommige sterrenstelsels worden dwergelliptische stelsels genoemd, omdat zij veel van de eigenschappen van elliptische stelsels gemeen hebben, maar aanzienlijk kleiner en minder massief zijn. NGC 205 is een voorbeeld. Als we een telling maken van de melkwegstelsels in het heelal, dan blijkt dat in aantal dwerg-elliptische stelsels het meest voorkomende type in het heelal is.