Melkweg (sterrenstelsel)

Een samengestelde foto van de Melkweg,
d.m.v. gewoon licht, infrarood licht en Röntgen.

De Melkweg oftewel het galactisch stelsel (van het Griekse: gala, melk; kyklos, cirkel) is de naam voor het spiraalvormige sterrenstelsel van gemiddelde grootte, waarin ons zonnestelsel zich bevindt. Vanaf de Aarde zien we haar van binnenuit als lichtende band die de hemel omspant, mits het donker genoeg is. Door lichtvervuiling is de Melkweg op sommige plaatsen moeilijk of niet meer te zien.

Structuur van de Melkweg

Zie ook : spiraalvormige sterrenstelsel en balkspiraalstelsel

Het is voor astronomen niet gemakkelijk geweest zich een beeld te vormen van de structuur van de Melkweg, want de aarde maakt er zelf deel van uit. Ook wordt ons zicht op grote delen ervan verhinderd door interstellaire stofwolken. Na heel veel zoekwerk is men er uiteindelijk toch in geslaagd zich een redelijk nauwkeurig beeld te vormen van deze structuur. Onderzoek naar de structuur van de Melkweg werd onder meer gedaan door William Herschel, Jacobus Cornelius Kapteyn en Jan Hendrik Oort.

Als we de Melkweg van opzij zouden kunnen zien, zou zij er uitzien als een schotel (de galactische schijf) met een verdikte kern (de centrale verdikking). De galactische schijf heeft een diameter van 100.000 lichtjaren; de dikte is buiten de centrale verdikking ongeveer 3000 lichtjaren. De Melkweg is samengesteld uit tenminste 200 miljard sterren (recentere schattingen spreken zelfs van rond de 400 miljard sterren), waarvan het grootste deel zich in de schijf bevindt.

Het stelsel bevat oude en nieuwe sterren, stof en moleculaire gaswolken. Het bestaat uit een centrale verdikking (bulge), een schijf met vier grote en enkele kleinere 'spiraalarmen' en een halo.

De centrale verdikking van de Melkweg is waarschijnlijk balkvormig en geelwit van kleur. Hij heeft een diameter van ongeveer 20.000 lichtjaar en een dikte van ongeveer 6000 lichtjaar en bevat naar schatting 50 miljard sterren in een dichte concentratie.

In het centrum van de Melkweg bevindt zich hoogstwaarschijnlijk een supermassief zwart gat, Sagittarius A*. Dit is echter niet erg actief, want - in tegenstelling tot de situatie in de galactische schijf - is er in het centrum weinig interstellair gas overgebleven.

De galactische schijf wordt gevormd door diverse spiraalarmen, plaatsen waar de dichtheid van sterren (en vooral die van jonge, lichtkrachtige sterren) groter is dan elders. De Melkweg heeft vier hoofdarmen en minimaal twee kleine armen. De vier hoofdarmen zijn de Sagittariusarm, de Perseusarm, de Cygnusarm en de Centaurusarm. Ons zonnestelsel bevindt zich in één van de kleinere armen, de Orionarm. De armen bestaan uit stofwolken, nevels, jonge en oude sterren.

De halo is een 'bolvormige ruimte' om de Melkweg heen. Daarin bevinden zich relatief kleine bolvormige sterrenhopen, elk bestaande uit zo'n 100.000 zeer oude sterren. Door spectraalanalytisch onderzoek ontdekten astronomen dat de samenstelling van die sterren verschilt van die van de galactische schijf. Men spreekt hier van zogenaamde Populatie II sterren. (Ook de sterren van de centrale verdikking behoren voor het grootste deel tot dit type).

De laatste jaren is onder astronomen het vermoeden gerezen dat er zich in de halo veel meer materie bevindt dan die van de enkele honderden bolvormige sterrenhopen. De snelheid waarmee sterren rond het centrum van de Melkweg draaien neemt niet af met de afstand, hetgeen doet vermoeden dat de massa niet grotendeels in centrale verdikking en schijf geconcentreerd is, maar min of meer gelijkelijk verspreid is over de halo, die zich dan bovendien over een veel grotere afstand zou uitstrekken dan men tot dusverre meende. Ook zou een dergelijke massaverdeling beter begrijpelijk maken dat het stelsel überhaupt stabiel is.

Dit heeft geleid tot de ontwikkeling van de theorie van de donkere materie, een vorm van materie, die geen licht uitzendt of absorbeert en behalve door gravitatie nauwelijks interactie heeft met "gewone" materie. Het is niet onwaarschijnlijk dat de massa van deze "donkere materie" 10 maal zo groot is als die van de "zichtbare materie". Het bestaan van deze vorm van materie is echter nog niet aangetoond; het is één van de grote mysteries van de astrofysica.

Ons zonnestelsel bevindt zich in de galactische schijf, ongeveer halverwege het centrum en de rand van de Melkweg. Aan de hand van de relatieve bewegingen van een groot aantal sterren wordt geraamd dat onze zon met een snelheid van ongeveer 220 km/s rondom het centrum van de Melkweg draait en één omwenteling voltooit in ongeveer 220 miljoen jaar. Hieruit kan, aan de hand van de zwaartekrachtswet van Newton, worden berekend dat de massa van het stelsel die zich binnen de baan van onze zon bevindt ongeveer 90 miljard zonnemassa bedraagt. De totale massa is ongetwijfeld nog veel groter.

De Melkweg als één sterrenstelsel onder vele

Tot de jaren twintig van de 20e eeuw was het niet bekend dat er zich buiten onze Melkweg nog andere sterrenstelsels bevonden. Men ging er algemeen van uit dat het melkwegstelsel uniek was in het heelal, en dat er daarbuiten niets meer was. Weliswaar had de filosoof Immanuel Kant (1724-1804) al een suggestie gedaan dat de door astronomen waargenomen "nevels" in werkelijkheid andere "melkwegen" zouden kunnen zijn zoals het onze, maar aan deze suggestie was niet veel aandacht geschonken. De astronoom Vesto Slipher toonde in 1914 het bestaan aan van de roodverschuiving in de spectra van bepaalde spiraalnevels en de daaraan gekoppelde radiale snelheid, die veel hoger was dan mogelijk was voor objecten binnen de Melkweg. Hij legde met deze observaties de basis voor de ontdekkingen van de astronoom Edwin Hubble. Met behulp van de principes van het relativistisch dopplereffect (roodverschuiving) en zijn supersterke telescoop stelde deze vast dat de sterrenstelsels zich schijnbaar steeds sneller van ons verwijderden, geformuleerd in de Wet van Hubble. Dit bevestigde de hypothese van Georges Lemaître dat het hierbij ging om een reële expansie van het heelal.

Thans weten we dat de sterrenstelsels zelf ook weer groepen vormen, clusters genoemd. De Melkweg maakt deel uit van de zogenoemde Lokale Groep van ongeveer 30 stelsels, waartoe ook het Andromedastelsel (M31), de Driehoeknevel (M33) in het sterrenbeeld Driehoek en de Magelhaense wolken behoren. De Lokale Groep bestaat verder voor het grootste deel uit dwergachtige, onregelmatige of elliptisch gevormde stelsels. Het dichtstbijgelegen cluster is de Virgocluster. Zowel de Lokale groep als de Virgo Cluster zijn onderdeel van de Lokale Supercluster, een van de gigantische groepen van clusters van sterrenstelsels in het universum.

Promotieonderzoek in 2000 van Amina Helmi heeft aangetoond dat de Melkweg is ontstaan door botsingen en samensmeltingen van kleinere stelsels. Zij gebruikte hiervoor de gegevens die tussen 1989 en 1993 door de HIPPARCOS satelliet van de plaatsen en bewegingen van 120.000 sterren zijn verzameld. Zij ontdekte dat er tenminste twee kleinere sterrenstelsels zijn geweest waar de Melkweg uit is ontstaan. Voor haar ontdekking werd ze in oktober 2004 onderscheiden met de Christiaan Huygensprijs.

Mythologie

Volgens de Egyptische mythologie is de Melkweg ontstaan uit de melk die vloeide uit de uier van de hemelse koe. De vier poten van de koe steunden op de vier hoeken van de aarde.

Volgens de oude Grieken zou de god Zeus de baby Herakles aan zijn vrouw Hera hebben gegeven om te zogen. Toen Hera zich realiseerde dat de baby niet haar eigen kind was, maar het zoveelste kind dat haar brave echtgenoot bij een andere vrouw had verwekt, duwde ze het verontwaardigd van zich af. De daarbij gemorste melk vormde de Melkweg, in het Grieks genaamd "Galaxia" (Γαλαξια) (afgeleid van het Griekse woord "Γαλα", (melk)).

De Kelten noemden de Melkweg de ketting van Lugh. En volgens de Noordse mythologie ontstond de kosmos uit interactie van een wereld van nevel (Niflheim) en een wereld van vuur (Muspelheim) in de zogenaamde Ginnungagap, een kosmische lege kloof. Eerst werd dit het oerwezen Ymir, maar dit gigantisch wezen is dan opgeofferd om er de werelden mee te construeren. Zijn wenkbrauwen werden rondom de mensenwereld gelegd om deze tegen andere gigantische krachten te beschermen.

De Azteken noemden de Melkweg Mixcoatl, "wolkenslang", en associeerden hem met de god met dezelfde naam.

Sciencefiction

De Melkweg komt veel voor in sciencefictionverhalen als de achtergrond waar de helden zich in bewegen. Soms wordt er verhaald over reusachtige imperiums die gedeeltelijk of geheel de Melkweg omspannen. Bekend is de Foundation-serie van Isaac Asimov waar het verval van een oud en de opkomst van een nieuw Melkwegimperium wordt beschreven. De filmcyclus Star Wars speelt zich eveneens af in een Melkwegomspannend Galactisch Imperium. En de laatste fase van Spore.

Een ander voorbeeld vormen enkele van de bekendere verhalen van H.G. Wells en dat van Peter F Hamilton: The Night's Dawn Trilogy. Ook kan men denken aan series als Star Trek, Battlestar Galactica en Stargate SG-1 (alsook Stargate Atlantis).

  Zie ook de categorie met mediabestanden in verband met Milky Way Galaxy op Wikimedia Commons.