constatering van het bestaan van andere sterrenstelsels, Hubble en anderen begonnen te observeren hen nauwer—merken hun vormen, hun inhoud, en vele andere eigenschappen als ze kon meten., Dit was een ontmoedigende taak in de jaren 1920 toen het verkrijgen van een enkele foto of spectrum van een sterrenstelsel een volledige nacht van onvermoeibaar observeren kon nemen. Tegenwoordig hebben grotere telescopen en elektronische detectoren deze taak minder moeilijk gemaakt, hoewel het observeren van de verste sterrenstelsels (die ons het heelal in zijn vroegste fasen laten zien) nog steeds een enorme inspanning vergt.

de eerste stap om een nieuw type object te begrijpen is vaak eenvoudig het te beschrijven. Vergeet niet dat de eerste stap in het begrijpen van Stellaire spectra was om ze te sorteren op uiterlijk (zie het analyseren van sterrenlicht)., Het blijkt dat de grootste en meest lichtgevende sterrenstelsels bestaan uit twee basisvormen: of ze zijn platter en hebben spiraalarmen, zoals ons eigen sterrenstelsel, of ze lijken elliptisch (Zeppelin – of sigaarvormig) te zijn. Veel kleinere sterrenstelsels daarentegen hebben een onregelmatige vorm.

spiraalstelsels

ons eigen Melkwegstelsel en het Andromeda-melkwegstelsel zijn typische, grote spiraalstelsels. Ze bestaan uit een centrale bobbel, een halo, een schijf en spiraalarmen. Interstellair materiaal wordt meestal verspreid over de schijven van spiraalstelsels., Heldere emissienevels en hete, jonge sterren zijn aanwezig, vooral in de spiraalarmen, waaruit blijkt dat er nog steeds nieuwe stervorming plaatsvindt. De schijven zijn vaak stoffig, wat vooral merkbaar is in die systemen waar we bijna edge op zien (figuur).

figuur 1: spiraalstelsels. (A) de spiraalarmen van M100, hier afgebeeld, zijn blauwer dan de rest van het melkwegstelsel, wat wijst op jonge sterren met een hoge massa en stervormende gebieden., (b) we bekijken dit spiraalstelsel, NGC 4565, bijna precies op de rand, en vanuit deze hoek kunnen we het stof in het vlak van het melkwegstelsel zien; het lijkt donker omdat het het licht van de sterren in het melkwegstelsel absorbeert. (credit a: modification of work by Hubble Legacy Archive, NASA, ESA, and Judy Schmidt; credit b: modification of work by “Jschulman555” / Wikimedia)

in galaxies that we see face on, the felle stars and emission nevels make the arms of spirals out out like that of a pinwheel on the fourth of July., Open sterrenhopen zijn te zien in de armen van dichterbij gelegen spiralen, en bolvormige sterrenhopen zijn vaak zichtbaar in hun halo ‘ s. Spiraalstelsels bevatten een mix van jonge en oude sterren, net als de Melkweg. Alle spiralen draaien, en de richting van hun spin is zodanig dat de armen lijken te volgen net als het kielzog van een boot.

ongeveer twee derde van de nabijgelegen spiraalstelsels hebben boxy-of pindavormige sterrenstaven die door hun centrum lopen (Figuur 2). Met grote originaliteit noemen astronomen deze sterrenstelsels versperde spiralen.,

Figuur 2: balkspiraalstelsel. NGC 1300, hier afgebeeld, is een versperd spiraalstelsel. Merk op dat de spiraalarmen beginnen aan de uiteinden van de bar. (credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI / AURA))

zoals we in het hoofdstuk Melkweg hebben opgemerkt, heeft ons melkwegstelsel ook een bescheiden maat. De spiraalarmen beginnen meestal vanaf de uiteinden van de staaf. Het feit dat bars zo algemeen zijn suggereert dat ze lang leven; het kan zijn dat de meeste spiraalstelsels een bar vormen op een bepaald punt tijdens hun evolutie.,

in zowel versperde als niet-versperde spiraalstelsels zien we een reeks verschillende vormen. Aan het ene uiterste is de centrale uitstulping groot en lichtgevend, zijn de armen zwak en strak opgerold, en zijn heldere emissienevels en superreussterren onopvallend. Hubble, die een systeem ontwikkelde van het classificeren van sterrenstelsels door vorm, gaf deze sterrenstelsels de aanduiding Sa. Sterrenstelsels op dit uiterste kunnen geen duidelijke spiraalarmstructuur hebben, wat resulteert in een lensachtig uiterlijk (ze worden soms lensvormige sterrenstelsels genoemd)., Deze sterrenstelsels lijken net zoveel eigenschappen met elliptische sterrenstelsels te hebben als met spiraalstelsels

aan het andere uiterste, de centrale bobbel is klein en de armen zijn losjes gewikkeld. In deze Sc-sterrenstelsels zijn lichtgevende sterren en emissienevels zeer prominent aanwezig. Ons Melkwegstelsel en het Andromeda-melkwegstelsel zijn beide tussen de twee uitersten. Foto ‘ s van spiraalvormige sterrenstelsels, die de verschillende typen illustreren, worden getoond in Figuur 3, samen met elliptische sterrenstelsels ter vergelijking.

Figuur 3: Hubble-classificatie van sterrenstelsels., Deze figuur toont Edwin Hubble ‘ s oorspronkelijke classificatie van sterrenstelsels. Elliptische sterrenstelsels zijn aan de linkerkant. Aan de rechterkant ziet u de basis spiraalvormen geà llustreerd, naast afbeeldingen van echte versperde en niet-versperde spiralen. (credit: modification of work by NASA, ESA)

de lichtgevende delen van spiraalstelsels lijken in diameter te variëren van ongeveer 20.000 tot meer dan 100.000 lichtjaar. Recente studies hebben aangetoond dat er waarschijnlijk een grote hoeveelheid galactisch materiaal is dat zich ver buiten de schijnbare rand van sterrenstelsels uitstrekt., Dit materiaal blijkt dun, koud gas te zijn dat in de meeste waarnemingen moeilijk te detecteren is.

uit de beschikbare observationele gegevens wordt de massa van de zichtbare delen van spiraalstelsels geschat op 1 miljard tot 1 biljoen zonnen (109 tot 1012MSun). De totale luminositeiten van de meeste spiralen vallen in het bereik van 100 miljoen tot 100 miljard keer de helderheid van onze Zon (108 tot 1011LSun). Onze Melkweg en M31 zijn relatief groot en massief, zoals spiralen gaan., Er is ook aanzienlijke donkere materie in en rond de melkwegstelsels, net als in de Melkweg; we afleiden haar aanwezigheid uit hoe snel sterren in de buitenste delen van het Melkwegstelsel bewegen in hun baan.

elliptische sterrenstelsels

elliptische sterrenstelsels bestaan bijna volledig uit oude sterren en hebben vormen die bollen of ellipsoïden zijn (enigszins geplet bollen) (Figuur 4). Ze bevatten geen spoor van spiraalarmen. Hun licht wordt gedomineerd door oudere roodachtige sterren (de populatie II sterren besproken in de Melkweg)., In de grotere nabijgelegen elliptica kunnen veel bolvormige clusters worden geïdentificeerd. Stof-en emissienevels zijn niet opvallend in elliptische sterrenstelsels, maar veel van deze nevels bevatten een kleine hoeveelheid interstellaire materie.

Figuur 4: elliptische sterrenstelsels. (a) ESO 325-G004 is een gigantisch elliptisch sterrenstelsel. Andere elliptische sterrenstelsels zijn te zien rond de randen van dit beeld. (b) dit elliptische sterrenstelsel is waarschijnlijk ontstaan uit de botsing van twee spiraalvormige sterrenstelsels., (credit a: modification of work by NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA); credit b: modification of work by ESA/Hubble, NASA)

elliptische sterrenstelsels vertonen verschillende graden van afvlakking, variërend van systemen die ongeveer bolvormig zijn tot systemen die de vlakheid van spiralen benaderen. De zeldzame giant ellipticals (bijvoorbeeld ESO 325-G004 in Figuur 4) bereiken luminositeiten van 1011LSun. De massa in een gigantische elliptische kan zo groot zijn als 1013MSun., De diameters van deze grote sterrenstelsels strekken zich uit over enkele honderdduizenden lichtjaren en zijn aanzienlijk groter dan de grootste spiralen. Hoewel individuele sterren rond het centrum van een elliptisch sterrenstelsel draaien, zijn de banen niet allemaal in dezelfde richting, zoals bij spiralen. Daarom lijken ellipsen niet systematisch te draaien, waardoor het moeilijk is in te schatten hoeveel donkere materie ze bevatten.

we zien dat elliptische sterrenstelsels variëren van de zojuist beschreven reuzen tot Dwergen, de meest voorkomende soort van sterrenstelsel., Dwergelliptica (ook wel dwergspheroidalen genoemd) zijn lange tijd aan onze aandacht ontsnapt omdat ze erg zwak en moeilijk te zien zijn. Een voorbeeld van een elliptische dwerg is het bolvormige sterrenstelsel Leo I, afgebeeld in Figuur 5. De helderheid van deze typische dwerg is ongeveer gelijk aan die van de helderste bolhopen.het midden tussen de elliptische reuzenstelsels en dwergstelsels zijn systemen zoals M32 en M110, de twee metgezellen van het Andromedastelsel. Hoewel ze vaak dwergelliptica worden genoemd, zijn deze sterrenstelsels aanzienlijk groter dan sterrenstelsels zoals Leo I.,

Figuur 5: elliptisch dwergstelsel. M32, een elliptisch dwergstelsel en een van de metgezellen van het reuzenstelsel Andromeda M31. M32 is een dwerg met een doorsnede van slechts 2400 lichtjaar. (credit: NOAO/AURA/NSF)

onregelmatige sterrenstelsels

Hubble classificeerde sterrenstelsels die niet de normale vormen hebben die geassocieerd zijn met de categorieën die we zojuist beschreven hebben in de catchall bin van een onregelmatig sterrenstelsel, en we blijven zijn term gebruiken., Normaal gesproken hebben onregelmatige sterrenstelsels lagere massa ‘ s en luminositeiten dan spiraalvormige sterrenstelsels. Onregelmatige sterrenstelsels lijken vaak ongeorganiseerd en velen ondergaan relatief intense stervormingsactiviteit. Ze bevatten zowel jonge populatie I sterren als oude populatie II sterren.

de twee bekendste onregelmatige sterrenstelsels zijn de Grote Magelhaense Wolk en de Kleine Magelhaense Wolk (Figuur 6), die zich op een afstand van iets meer dan 160.000 lichtjaar afstand bevinden en tot onze dichtstbijzijnde extragalactische buren behoren., Hun namen weerspiegelen het feit dat Ferdinand Magellan en zijn bemanning, die hun reis rond de wereld maakten, de eerste Europese reizigers waren die hen opmerkten. Hoewel niet zichtbaar vanuit de Verenigde Staten en Europa, zijn deze twee systemen prominent aanwezig op het zuidelijk halfrond, waar ze eruit zien als piepkleine wolken aan de nachtelijke hemel. Aangezien ze slechts ongeveer een tiende van de afstand tot het Andromeda-melkwegstelsel bedragen, bieden ze een uitstekende gelegenheid voor astronomen om nevels, sterrenhopen, veranderlijke sterren en andere belangrijke objecten in de omgeving van een ander melkwegstelsel te bestuderen., Bijvoorbeeld, de Grote Magelhaense Wolk bevat het 30 Doradus complex (ook bekend als de Tarantulanevel), een van de grootste en meest lichtgevende groepen van superreus sterren bekend in een melkwegstelsel.

Figuur 6: 4-Meter telescoop op Cerro Tololo Inter-American Observatory Silhouetted against the Southern Sky. De Melkweg wordt gezien aan de rechterkant van de koepel, en de grote en Kleine Magelhaense Wolken worden gezien aan de linkerkant., (credit: Roger Smith/NOAO/AURA/NSF)

De Kleine Magelhaense Wolk is aanzienlijk minder massief dan de Grote Magelhaense Wolk, en zesmaal langer dan breed. Deze smalle sliert van materiaal wijst direct naar ons sterrenstelsel als een pijl. De Kleine Magelhaense Wolk werd waarschijnlijk gekronkeld in zijn huidige vorm door gravitationele interacties met de Melkweg., Een groot spoor van puin van deze interactie tussen de Melkweg en de Kleine Magelhaense Wolk is verspreid over de hemel en wordt gezien als een reeks gaswolken die zich met abnormaal hoge snelheid bewegen, bekend als de Magelhaense stroom. We zullen zien dat dit soort interactie tussen sterrenstelsels zal helpen de onregelmatige vormen van deze hele categorie van kleine sterrenstelsels te verklaren,