De Andromedanevel – onze naaste buur in de ruimte

M31 in Andromeda
M31 – de Andromeda-nevel – in het sterrenbeeld Andromeda

De Andromedanevel is de naaste buur van onze Melkweg, het is het meest verre object aan de sterrenhemel dat we, tijdens een heldere nacht en onder donkere omstandigheden, met het blote oog kunnen zien. De Andromedanevel is geen nevel maar een sterrenstelsel en dan in het bijzonder een spiraalvormig sterrenstelsel. Het is zelfs een heel mooi spiraalvormig sterrenstelsel maar wel eentje waar we voor moeten uitkijken want het sterrenstelsel komt naar ons toe en zal over enkele miljarden jaren gaan botsen met onze Melkweg.

Het Andromeda-stelsel bevindt zich op een afstand van 2,5 miljoen lichtjaar en die nabijheid maakt het een gemakkelijk doelwit om waar te nemen en om die waarnemingen daarna te extrapoleren naar andere sterrenstelsels. In recente jaren hebben astronomen gedetailleerde onderzoeken verricht aan zwarte gaten, sterren en andere objecten in het sterrenstelsel. Ook is in 2015 door de Hubble Space Telescope een schitterende overzichtsfoto gemaakt van het sterrenstelsel.

Locatie

Het Andromedastelsel bevindt zich in het noorden van het gelijknamige sterrenbeeld Andromeda. Het stelsel is ook bekend als M31, Messier 31 of NGC 224 en het is zichtbaar als een langgerekte wazige vlek aan de sterrenhemel. Zelfs met geringe lichtvervuiling is het stelsel zichtbaar. Bevindt je je in een meer lichtvervuilde plaats dan gaat het niet meer lukken. Met een verrekijker is de vorm van het stelsel al een heel stuk beter te herkennen.

Het zichtbare deel van de Andromedanevel heeft de lengte van ongeveer de Volle Maan en een breedte van ongeveer de helft. Alleen met een behoorlijke vergroting is zichtbaar dat het stelsel in werkelijkheid ongeveer 6 keer groter is.

Het Andromedastelsel is net als onze Melkweg een spiraalstelsel en het heeft daarom ook een centrale kern die wordt omringd door een schijf van gas, stof sterren en een enorme halo. Ofschoon het Andromedastelsel ongeveer een biljoen sterren telt tegen de 250 tot 500 miljoen sterren in onze eigen Melkweg is ons sterrenstelsel toch zwaarder end at komt omdat het meer donkere materie bevat.

Ramkoers

Het Andromedastelsel en onze Melkweg liggen op ramkoers met elkaar. Een botsing zal er voor zorgen dat de structuur van beide sterrenstelsels voorgoed veranderd. De beide sterrenstelsels razen met een snelheid van ongeveer 112 kilometer per seconde naar elkaar toe. Astronomen schatten dat het Andromedastelsel over ongeveer 4 miljard gaat zal botsen met onze Melkweg en dat die botsing over 6 miljard is beëindigd. Tegen die tijd is onze Zon opgezwollen tot een rode reus en zijn de aardse planeten al verdwenen. De Aarde heeft tegen die tijd dus heel andere problemen aan zijn hoofd.

De toevoer van vers stof kan leiden tot een sterke toename van stervorming in het nieuw ontstane gefuseerde sterrenstelsel. Het zou best wel eens kunnen zijn dat de dan aardloze Zon voor altijd uit de Melkweg wordt gestoten. Na een rommelige fase waarin de spiraalarmen volledig vervormen blijft er uiteindelijk een glad elliptisch sterrenstelsel over.

Botsingen tussen sterrenstelsels zijn een normaal onderdeel van de evolutie van het heelal. In feite vertonen zowel het Andromedastelsel als onze eigen Melkweg al tekenen van eerdere botsingen met andere sterrenstelsels. Het Andromedastelsel heeft een grote ring van stof rond zijn kern en dat zorgt voor een interessante vorm. Astronomen denken dat dit stof afkomstig is van een ander sterrenstelsel dat is opgeslokt door het Andromedastelsel.

Andromeda en ons eigen sterrenstelsel botsen
Artist impression van de botsing tussen Andromeda en ons eigen sterrenstelsel (NASA)

Oude waarnemingen

In 964 beschreef de Perzische astronoom Abd al-Rahman al-Sufi in zijn “Boek van Vaste Sterren” het sterrenstelsel als een kleine wolk, het is de eerste bekende opgetekende waarneming van onze naaste buur. In 1764 werd het Andromedastelsel door Charles Messier als M31 gelabeld maar hij noemde de ontdekking een nevel. Het was de Duitse astronoom Simon Marius die voor het eerst door een telescoop naar het sterrenstelsel keek. In 1887 maakte Isaac Roberts de eerste foto’s van het Andromedastelsel.

Honderd jaar geleden, in de jaren ’20 van de vorige eeuw werd het sterrenstelsel onderdeel van het Grote Debat tussen de Amerikaanse astronomen Harlow Shapley en Heber Curtis. In die tijd dachten astronomen dat onze Melkweg het hele heelal voorstelde en dat de vreemde vlekken die als nevels bekend stonden zich allemaal binnen de Melkweg bevonden. Heber Curtis had verschillende novae (ontploffende sterren) waargenomen in Andromeda en hij was er van overtuigd dat het ging om een apart sterrenstelsel.

De discussie duurde tot 1925. Toen identificeerde Edwin Hubble een speciaal type veranderlijke ster, de Cepheïden, waarvan de kenmerken gebruikt kunnen worden om afstanden in het heelal te meten. Ze kunnen zelfs gebruikt worden om afstanden binnen het Andromedastelsel te bepalen. Omdat Harlow Shapley al eerder had bepaald dat onze Melkweg een doorsnede van slechts 100.000 lichtjaar had toonden de berekeningen van Hubble aan dat het wazige vlekje aan de sterrenhemel te ver weg was om binnen ons eigen Melkwegstelsel te liggen.

Hubble ging verder en gebruikte zijn berekeningen van de Dopplerverschuivingen van sterrenstelsels om aan te tonen dat het heelal uitdijt. De berekende afstand tot het Andromedastelsel verdubbelde in de jaren ’40; toen lukte het Walter Baade als eerste om individuele sterren in het centrale gebied van de Andromedanevel waar te nemen en hij ontdekte dat er twee soorten Cepheïden waren. In de jaren ’50 van de vorige eeuw werden de eerste radiokaarten gemaakt van het stelsel. Het waren Hanbury Brown en Cyril Hazard die de radiotelescoop van Jodrell Bank inzetten om de radiostraling van het Andromedastelsel als eerste in kaart te brengen.

Recente ontdekkingen

De laatste jaren is onze kennis over de grootte van het Andromedastelsel enorm toegenomen. In 2015 werd aan de hand van waarnemingen van de Hubble Space Telescope een enorme halo ontdekt die het stelsel omspant. Deze halo is zes keer groter en bevat 1000 maal meer massa dan voorheen werd aangenomen (in die tijd zeiden astronomen dat onze Melkweg ook een dergelijke halo heeft en dat de beide halo’s elkaar al raakten). Dit volgt uit herziene schattingen van de grootte die dateren uit 2005 en 2007 en die gebaseerd zijn op waarnemingen van sterren en hun bewegingen.

In 2015 werd aan de hand van mozaïeken van de Hubble de meest gedetailleerde opname van het Andromedastelsel tot nu toe gemaakt. De opname bevat 7398 aparte opnames van 411 verschillende gebieden van het stelsel. De opname toont meer dan 100 miljoen sterren in het stelsel, ook zijn er structuren van stof en gas zichtbaar. In die tijd zeiden astronomen dat de opnames zouden helpen om de structuur van veel verder weg gelegen spiraalsterrenstelsels, die veel lastiger zijn te bekijken, te begrijpen.

Ook de activiteiten van zwarte gaten in het Andromedastelsel werden onderzocht. Eind 2917 vonden astronomen geheel onverwachts twee supermassieve zwarte gaten die in een heel nauwe baan om elkaar heen draaien. Op dat moment dacht het onderzoeksteam dat de ontdekking deed dat deze zwarte gaten vermoedelijk wel het meest nauwe koppel supermassieve zwarte gaten is dat men kende.

In 2013 werd een onderzoek gepubliceerd dat was uitgevoerd met de Chandra röntgentelescoop waarin 26 kandidaat zwarte gaten werden gepubliceerd. Het was de grootste vangst van dergelijke kandidaten in sterrenstelsel anders dan het onze. In 2016 werden met de NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) van de NASA nog eens 40 zwarte gaten gevonden in de Andromedanevel. NuSTAR is een ruimtetelescoop die waarnemingen doet op röntgengolflengtes.

In 2017 werd een vermoedelijke pulsar gevonden. Pulsars zijn dode sterren die heel snel om hun as draaien. Deze röntgenbron werd gevonden door de Swift ruimtesonde van de NASA en wordt daarom Swift J0042.6+4112 genoemd. De pulsar is ook waargenomen door de NuSTAR. Nieuwe waarnemingen hebben aangetoond dat het spectrum van het licht van de pulsar overeenkomt met pulsars in onze eigen Melkweg.

Andere ontdekkingen in het Andromedastelsel omvatten onder andere de geboorte en dood van sterren in infrarood licht in 2011. De ontdekking van gammastraling in 2017; deze ontdekking kan een aanwijzing zijn voor donkere materie waarvan het bestaan alleen bekend is vanwege de effecten op “gewone” materie zoals sterrenstelsels. In 2013 werd een ring van dwergsterrenstelsels gevonden. Een dergelijke ring zou ook aanwezig kunnen zijn rond ons eigen sterrenstelsel.

 

Eerste publicatie: 12 januari 2019
Bron: space.com, NASA en anderen