We willen je niet bang maken, maar onze eigen Melkweg bevindt zich op een aanvaringskoers met Andromeda, het dichtst bijzijnde spiraalstelsel. Op een bepaald punt in de komende paar miljard jaar zullen onze melkweg en Andromeda - die toevallig ook de twee grootste sterrenstelsels in de lokale groep zijn - samenkomen, en met catastrofale gevolgen.
Sterren worden uit de melkweg geworpen, andere worden vernietigd wanneer ze in de versmeltende superzware zwarte gaten botsen. En de delicate spiraalstructuur van beide sterrenstelsels zal worden vernietigd omdat ze een enkel, gigantisch, elliptisch sterrenstelsel worden. Maar hoe rampzalig dit ook klinkt, dit soort proces is eigenlijk een natuurlijk onderdeel van galactische evolutie.
Astronomen weten al geruime tijd van deze naderende botsing. Dit is gebaseerd op de richting en snelheid van ons sterrenstelsel en die van Andromeda. Maar nog belangrijker, als astronomen naar het heelal kijken, zien ze regelmatig botsingen van sterrenstelsels.
Gravitatiebotsingen:
Sterrenstelsels worden bij elkaar gehouden door onderlinge zwaartekracht en baan rond een gemeenschappelijk centrum. Interacties tussen sterrenstelsels komen vrij vaak voor, vooral tussen gigantische en satellietstelsels. Dit is vaak het resultaat van sterrenstelsels die te dicht bij elkaar drijven, tot het punt waarop de zwaartekracht van het satellietstelsel een van de primaire spiraalarmen van het gigantische sterrenstelsel zal aantrekken.
In andere gevallen kan het pad van de satellietmelkweg ervoor zorgen dat deze het kruist met de gigantische melkweg. Botsingen kunnen tot fusies leiden, ervan uitgaande dat geen van beide sterrenstelsels voldoende momentum heeft om door te gaan nadat de botsing heeft plaatsgevonden. Als een van de botsende sterrenstelsels veel groter is dan de andere, blijft het grotendeels intact en behoudt het zijn vorm, terwijl het kleinere sterrenstelsel uit elkaar wordt gehaald en onderdeel wordt van het grotere sterrenstelsel.
Dergelijke botsingen komen relatief vaak voor en men denkt dat Andromeda in het verleden in botsing is gekomen met ten minste één ander sterrenstelsel. Verschillende dwergstelsels (zoals het Boogschutter-dwerg-sferoïdale sterrenstelsel) komen momenteel in botsing met de Melkweg en fuseren ermee.
Het woord botsing is echter een beetje een verkeerde benaming, omdat de extreem dunne verdeling van materie in sterrenstelsels betekent dat daadwerkelijke botsingen tussen sterren of planeten uiterst onwaarschijnlijk zijn.
Botsing Andromeda-Melkweg:
In 1929 onthulde Edwin Hubble observationeel bewijs waaruit bleek dat verre melkwegstelsels zich van de Melkweg verwijderden. Dit bracht hem ertoe de wet van Hubble te creëren, die stelt dat de afstand en snelheid van een sterrenstelsel kan worden bepaald door de roodverschuiving te meten - d.w.z. een fenomeen waarbij het licht van een object naar het rode uiteinde van het spectrum wordt verschoven wanneer het zich verplaatst.
Spectrografische metingen die werden uitgevoerd op het licht afkomstig van Andromeda, toonden echter aan dat het licht naar het blauwe uiteinde van het spectrum was verschoven (ook bekend als blueshift). Dit gaf aan dat Andromeda, in tegenstelling tot de meeste sterrenstelsels die sinds het begin van de 20e eeuw zijn waargenomen, naar ons toe beweegt.
In 2012 bepaalden onderzoekers dat er zeker een botsing tussen de Melkweg en de Andromeda-melkweg zou plaatsvinden, op basis van Hubble-gegevens die de bewegingen van Andromeda van 2002 tot 2010 volgden. Op basis van metingen van zijn blauwverschuiving wordt geschat dat Andromeda nadert ons sterrenstelsel met een snelheid van ongeveer 110 km / seconde (68 mi / s).
In dit tempo zal het waarschijnlijk in ongeveer 4 miljard jaar met de Melkweg in botsing komen. Deze studies suggereren ook dat M33, het Triangulum-sterrenstelsel - het op twee na grootste en helderste sterrenstelsel van de lokale groep - ook aan dit evenement zal deelnemen. Het zal naar alle waarschijnlijkheid in een baan rond de Melkweg en Andromeda terechtkomen en op een later tijdstip in botsing komen met het fusierestant.
Gevolgen:
Bij een botsing van een melkwegstelsel absorberen grote sterrenstelsels kleinere sterrenstelsels volledig, scheuren ze uit elkaar en nemen hun sterren op. Maar als de sterrenstelsels qua grootte vergelijkbaar zijn - zoals de Melkweg en Andromeda - vernietigt de nauwe ontmoeting de spiraalstructuur volledig. De twee groepen sterren worden uiteindelijk een gigantisch elliptisch sterrenstelsel zonder waarneembare spiraalstructuur.
Dergelijke interacties kunnen ook een kleine hoeveelheid stervorming veroorzaken. Wanneer de sterrenstelsels botsen, worden er enorme wolken waterstof verzameld en samengedrukt, wat kan leiden tot een reeks zwaartekrachtstortingen. Een botsing van een melkwegstelsel zorgt er ook voor dat een melkwegstelsel te vroeg ouder wordt, omdat veel van zijn gas wordt omgezet in sterren.
Na deze periode van ongebreidelde stervorming raken de sterrenstelsels zonder brandstof. De jongste heetste sterren komen tot ontploffing als supernova en het enige dat overblijft zijn de oudere, koelere rode sterren met een veel langere levensduur. Dit is de reden waarom gigantische elliptische sterrenstelsels, het resultaat van botsingen tussen sterrenstelsels, zoveel oude rode sterren hebben en heel weinig actieve stervorming.
Ondanks dat het Andromeda-sterrenstelsel ongeveer 1 biljoen sterren bevat en de Melkweg ongeveer 300 miljard, is de kans dat zelfs twee sterren botsen verwaarloosbaar vanwege de enorme afstanden ertussen. Beide sterrenstelsels bevatten echter centrale superzware zwarte gaten, die zullen convergeren nabij het centrum van het nieuw gevormde sterrenstelsel.
Door deze samenvoeging van zwarte gaten zal de orbitale energie worden overgebracht naar sterren, die in de loop van miljoenen jaren naar hogere banen zullen worden verplaatst. Wanneer de twee zwarte gaten binnen een lichtjaar van elkaar komen, zullen ze zwaartekrachtgolven uitzenden die verdere orbitale energie uitstralen, totdat ze volledig samensmelten.
Gas dat wordt opgenomen door het gecombineerde zwarte gat kan een lichtgevende quasar of een actieve kern vormen in het centrum van de melkweg. En als laatste, de effecten van een fusie van een zwart gat kunnen ook sterren uit het grotere sterrenstelsel schoppen, wat resulteert in hypervelocity schurkenstaten die zelfs hun planeten met zich mee kunnen dragen.
Tegenwoordig is het duidelijk dat galactische botsingen een veelvoorkomend kenmerk zijn in ons universum. Astronomie simuleert ze nu vaak op computers, die de betrokken fysica realistisch simuleren - inclusief zwaartekrachten, gasverspreidingsverschijnselen, stervorming en feedback.
En bekijk zeker deze video van de naderende galactische botsing, met dank aan NASA:
Voor Space Magazine hebben we veel artikelen over sterrenstelsels geschreven. Hier is wat is galactisch kannibalisme? Kijk uit! Galactische botsingen kunnen stervorming uitblazen, nieuwe Hubble-release: dramatische Galaxy-botsing, een virtuele galactische smash-up! en het bepalen van de Galaxy Collision Rate.
Als je meer informatie wilt over sterrenstelsels, bekijk dan Hubblesite's nieuwsberichten over sterrenstelsels en hier is NASA's wetenschapspagina over sterrenstelsels.
We hebben ook een aflevering van Astronomy Cast opgenomen over sterrenstelsels - Aflevering 97: Sterrenstelsels.
Bronnen:
- Hubblesite - Afbeeldingen
- NASA - Melkweg Andromeda
- Wikipedia - Andromeda-Melkwegbotsing
- SDSS - Galaxy-botsingen
