Sterrenstelsels zien er niet allemaal hetzelfde uit. Edwin Hubble was de eerste die probeerde om een classificatie op te stellen van de verschillende soorten. Hij deelde de sterrenstelsels op in twee grote groepen: elliptische stelsels en spiraalstelsels, met daarnaast een kleinere klasse van onregelmatige stelsels die in geen van beide groepen thuis te brengen waren. Verder werden ook tal van kleine dwergstelsels ontdekt.

M83, NGC 1635 en M87 [Foto's: ESO, Anglo-Australian Telescope]

De Hubble classificatie

Toen Edwin Hubble op de sterrenwacht van Mount Wilson als eerste sterrenstelsels kon fotograferen, waardoor hun vorm en structuur zichtbaar werden, begon hij met de opdeling van de sterrenstelsels in 3 hoofdcategorieën: elliptische, spiraalvormige en onregelmatige sterrenstelsels. Later ontdekte hij dat er sommige elliptische sterrenstelsels eerder lensvormig zijn. Bij de spiraalsterrenstelsels vond hij dan weer sterrenstelsels waarbij hun kern uitgerekt is tot een balk.

Edwin Hubble Edwin Hubble (1889-1953) was één van de grootste astronomen ooit. Samen met zijn collega Milton Humason mat hij de snelheid van vele sterrenstelsels en ontdekte hij het verband tussen de afstand en de snelheid waarmee stelsels van ons weg bewegen. Hij ontdekte dat het heelal uitdijt volgens een vaste versnelling: de Hubble-constante. Op die manier kon hij ook als eerste bewijzen dat de vreemde spiraalnevels andere sterrenstelsels zijn. Verder deelde hij voor de eerste keer in de geschiedenis de sterrenstelsels op in klassen. Hij meende dat sterrenstelsels in de loop van hun leven een hele evolutie meemaken. Deze evolutie van perfecte ellips naar losse spiraal stelde hij voor in het stemvorkdiagram. Later bleek echter dat alle stelsels min of meer even oud zijn, en dat zijn diagram fout was.

Elliptische sterrenstelsels

Zo’n 40 % van alle sterrenstelsels zijn ellipsvormig. Deze sterrenstelsels hebben een erg heldere kern, maar meer naar de rand toe neemt hun helderheid snel af. Ze hebben een vrij eenvoudige, symmetrische structuur. Elliptische stelsels bestaan voornamelijk uit oude sterren. De stelsels bevatten immers te weinig gas- en stofwolken om nog nieuwe sterren te kunnen vormen. Hun helderste sterren zijn rode reuzen die een lichtsterkte van maar liefst 1000 maal die van de zon hebben. De sterren bewegen ongeordend doorheen het stelsel, als muggen in een zwerm. Omheen elliptische stelsels zit steeds een ruime halo met tal van bolhopen.

De grootste sterrenstelsels van het heelal zijn steevast elliptisch. Deze reuzenstelsels hebben een diameter van 500 000 lichtjaar. Ze zijn daarmee 100 keer groter dan ons eigen Melkwegstelsel. Ze zijn ontstaan uit samensmeltingen van verschillende kleine stelsels. De meeste elliptische sterrenstelsels zijn echter klein (minder dan 4000 lichtjaar in diameter).

De onderverdeling van ellipsen in nevenklassen van E0 tot E7 gebeurt op basis van de schijnbare (daarvoor niet noodzakelijk echte) verhouding tussen de lengte van de hoofdas en de kleine as. Dus een cirkelvormig stelsel is een E0-sterrenstelsel, terwijl degene met de meest elliptische vorm de aanduiding E7 krijgen. Hubble meende dat er geen ellipsen platter konden zijn dan E7.

Spiraalstelsels en balkspiraalstelsels

Een spiraalstelsel heeft twee of meer platte spiraalarmen die symmetrisch rond een opgezwollen kernzone liggen. Als we een spiraalstelsel op zijn zijde bekijken dan zien we een bolvormige kernzone die redelijk plots overgaat in een bijna platte schijf, waarin de spiraalarmen liggen. Rondom de meeste spiraalstelsels is een halo aanwezig met bolhopen, uitgestoten solitaire sterren en gas- en stofwolken.

Hubble onderscheidde twee groepen, de normale spiralen (S), waarvan de armen vanaf de bolvormige kernzone van het stelsel beginnen, en de balkspiralen (SB). Bij dit tweede type onstaan de armen op het einde van een heldere balk. De armen liggen dan symmetrisch rond de balk. Balkstructuren kunnen onder andere gevormd worden als een kleiner sterrenstelsel langsheen een groter spiraalstelsel scheert. Men kent echter nog niet alle factoren die leiden tot de vorming van een balk in het centrum. Ongeveer één derde van alle spiralen is gebalkt, al is er een vermoeden dat veel normale spiraalstelsels lichtjes gebalkt zouden zijn.

Een spiraalsterrenstelsel is rijk aan gas. Toch komt dit gas niet homogeen verspreid voor, maar is het geconcentreerd in de schijf. Deze gasrijke zones zijn de kraamklinieken van het stelsel. Anders dan bij ellipsen, hebben spiraalstelsels sterren van alle leeftijden. Binnen de normale spiralen en de balkspiralen worden de sterrenstelsels gerangschikt op basis van drie criteria in drie subklasses:

• de relatieve grootte van de kernzone;
• de mate waarin de armen rond de kernzone zijn gewonden;
• de verdeling van de materie in de spiraalarmen

De eerste subklasse is die van de Sa- en SBa-sterrenstelsels. Deze stelsels hebben een zeer grote kernzone en zeer sterk opgewonden spiraalarmen. Bij dit type zijn het gas en de sterren in de spiraalarmen voornamelijk harmonieus verspreid. De Sb- en SBb-sterrenstelsels hebben een eerder kleine kernzone en de armen zijn losser rond de kernzone gewonden. Aan de buitenkant van de armen komen enkele verdichtingen voor. De Sc- en SBc-sterrenstelsels hebben een onopvallende kernzone en zeer los opgewonden, vlekkige spiraalarmen.

Onregelmatige sterrenstelsels

Eén tiende van alle sterrenstelsels die we kunnen waarnemen hebben geen ellips- of spiraalstructuur. Zij worden onregelmatige stelsels (afkorting: Irr) genoemd. Er zijn verschillende subtypes van onregelmatige sterrenstelsels: een grote groep is die van de magellaanse onregelmatigen. Verder zijn er ook nog blauwe compacte sterrenstelsels. Tenslotte zijn er nog tal van sterrenstelsels die zó onregelmatig van vorm zijn, dat ze in geen enkele categorie thuishoren.

De magellaanse onregelmatigen en de blauwe compacte stelsels hebben een opgezwollen kernzone. Deze is echter veel kleiner dan de kernzone van de spiraalsterrenstelsels. Daarrond hebben ze een schijf, zonder enige structuur en relatief gezien dikker dan die van de spiraalsterrenstelsels. Ze bevatten meer gas en de jonge sterren dan de regelmatige sterrenstelsels.

De magellaanse onregelmatigen hebben meestal een kleine massa (tussen 1 en 10 miljard zonsmassa's) waarvan 10 tot 20 procent bestaat uit gas. Dit gas is niet homogeen verspreid maar komt voor in gashopen. De blauwe compacte sterrenstelsels lijken meer op geïsoleerde waterstofzones. Deze sterrenstelsels zijn nog kleiner dan de magellaanse onregelmatigen; hun massa is niet veel meer dan enkele honderden zonsmassa's. Het zijn voornamelijk actieve zones van stervorming. Dit komt omdat ze enorme hoeveelheden geïoniseerd gas bezitten. Aangezien hun totale massa erg klein is, kunnen we besluiten dat ze niet altijd zo'n hoge stervormingsactiviteit hebben vertoond - anders zou hun gasvoorraad reeds lang opgebruikt zijn. Ofwel zijn deze sterrenstelsels dus nog zeer jong, ofwel kennen ze plotse uitbarstingen van stervorming.

De Grote Magellaanse Wolk. [Foto: NASA]

Het blauwe compacte stelsel IZw18. [Foto: HST/Trinh Thuan]

Het onregelmatige stelsel NGC 6745. [Foto: HST]

Er is veel onderzoek verricht naar het voorkomen van chemische elementen in onregelmatige sterrenstelsels, om deze te kunnen linken met gemakkelijker waarneembare karaktereigenschappen. Zo bevatten beide types onregelmatigen weinig zware chemische elementen, zoals zuurstof en stikstof. Onregelmatige sterrenstelsels bevatten dan weer veel regio’s van geïoniseerd gas.

Er bestaan echter nog onregelmatige sterrenstelsels die bij geen van bovenstaande types horen. Zij hebben verwrongen structuren en heldere bruggen en staarten die uit het stelsel gestoten lijken te zijn. Bij sommige stelsels heeft men ook radiostraling, afkomstig van de kern, kunnen meten. Vroeger dacht men dat dit exploderende stelsels waren, maar tegenwoordig weet men dat ze dit uiterlijk te danken hebben aan een recente botsing of interactie met een ander sterrenstelsel (of meerdere sterrenstelsels).

Dwergsterrenstelsels

Sextans A, een rechthoekig dwergstelsel.

Dwergsterrenstelsels zijn kleine stelsels, met een massa van ongeveer honderd keer kleiner dan ons melkwegstelsel. Ze zijn meestal bolvormig of elliptisch. Hun compact centrum en grote variatie in stersoorten onderscheidt hen van de bolhopen. Dwergsterrenstelsels hebben weinig tot geen gas en stof en bijgevolg is er nauwelijks nog stervorming. Sommige wetenschappers denken dat alle jonge sterrenstelsels dwergstelsels waren; grotere sterrenstelsels werden dan gevormd door botsingen en samenvoeging van dwergstelsels. Tegenwoordig wordt deze theorie, het hiërarchische model genoemd, echter steeds minder houdbaar.

Het grootste deel van de stelsels in onze Lokale Groep zijn dwergstelsels; vermoedelijk geldt dit ook voor andere clusters van sterrenstelsels.

Recent onderzoek toont aan dat dwergstelsels complexer zijn dan gedacht. Vroeger nam men aan dat de dwergstelsels sinds hun ontstaan maar weinig gewijzigd waren, maar wetenschappers ontdekten in 2004 een complexe structuur bij het dwergstelsel Leo A die niet te rijmen valt met die theorie.

Dat wil nog niet zeggen dat de theorie van dwergstelsels die versmelten met grotere stelsels onwaar is: in ons eigen melkwegstelsel zijn sporen gevonden van een opgeslokt stelsel, het Canis Major dwergstelsel ontdekt in 2003. Een ander dwergstelsel dat met ons sterrenstelsel aan het versmelten is werd al in 1994 ontdekt: het Sagitarrius elliptisch dwergstelsel.

Verwante links

• Is er iets onduidelijk? Heb je een fout gevonden? Mail ons!

Auteur: Geertrui Vandist