Op een kille, kristalheldere herfstavond kun je het verste object in het heelal zien zonder telescoop of verrekijker. Net ten noordoosten van het 'Grote Vierkant' in het sterrenbeeld Pegasus verschijnt het als een spilvormige mistvlek met een helder centrum. Het is het dichtstbijzijnde sterrenstelsel naast onze Melkweg, het prachtige Andromedastelsel. Het zwakke licht dat je ziet, verliet het spiraalstelsel 2,5 miljoen jaar geleden om de immense kloof in de intergalactische ruimte naar de aarde over te steken. In die tijd verscheen op aarde een van de vroegst bekende mensen, Homo habilis. Deze vroege voorouder kreeg de bijnaam “handige man” omdat hij de eerste stenen gereedschappen maakte.
Fast forward naar het begin van de 21e eeuw, toen een van de krachtigste wetenschappelijke instrumenten ooit bedacht door mensen, de Hubble ruimtetelescoop, meer dan 10 jaar nodig had om een fotomosaïsch portret te maken van het oude licht van het sterrenstelsel, waarbij meer dan 600 kiekjes werden gemaakt. Waarom zo'n monumentale taak? Het sterrenstelsel staat zo dicht bij ons dat het in hoekgrootte zes keer de schijnbare diameter van de volle maan heeft. Voor Hubble's nauwkeurig zicht is dat veel hemels onroerend goed om te bestrijken. Dit prachtige, kleurrijke mozaïek vangt de gloed van 200 miljoen sterren. Dat is nog steeds een fractie van de populatie van Andromeda. En de met sterren bezaaide beelden zijn gepropt in minstens 2,5 miljard pixels. Probeer dat maar eens in te lijsten! De gedetailleerde blik van Hubble op de opgeloste sterren zal astronomen helpen om de geschiedenis van het sterrenstelsel te achterhalen, waaronder fusies met kleinere satellietstelsels.
In de jaren na de lancering van NASA's Hubble-ruimtetelescoop hebben astronomen meer dan 1 biljoen sterrenstelsels in het heelal geteld. Maar slechts één sterrenstelsel springt eruit als het belangrijkste nabije stellaire eiland van onze Melkweg - het prachtige Andromedastelsel (Messier 31). Het is op een heldere herfstavond met het blote oog te zien als een zwak sigaarvormig object met ongeveer de schijnbare hoekdiameter van onze maan. Een eeuw geleden stelde Edwin Hubble voor het eerst vast dat deze zogenaamde “spiraalnevel” zich eigenlijk heel ver buiten ons eigen Melkwegstelsel bevond, op een afstand van ongeveer 2,5 miljoen lichtjaar of ruwweg 25 Melkwegdiameters. Tot dan toe dachten astronomen altijd dat de Melkweg het hele heelal omvatte. Opeens zette de ontdekking van Hubble de kosmologie op zijn kop door een oneindig veel groter heelal te onthullen. Nu, een eeuw later, heeft de ruimtetelescoop die naar Hubble is vernoemd het meest uitgebreide overzicht van dit verleidelijke sterrenrijk gemaakt. De Hubble-telescoop levert nieuwe aanwijzingen op voor de evolutionaire geschiedenis van Andromeda en die ziet er heel anders uit dan die van de Melkweg.
Zonder Andromeda als proxy voor spiraalstelsels in het heelal zouden astronomen veel minder weten over de structuur en evolutie van onze eigen Melkweg. Dat komt omdat we ingebed zijn in de Melkweg. Dit is alsof je de plattegrond van New York probeert te begrijpen door midden in Central Park te gaan staan. “Met Hubble kunnen we enorm gedetailleerd in kaart brengen wat er op holistische schaal over de hele schijf van het melkwegstelsel gebeurt. Dat is met geen enkel ander groot sterrenstelsel mogelijk,” aldus hoofdonderzoeker Ben Williams van de Universiteit van Washington. Met de scherpe beeldvorming van de Hubble-telescoop kunnen meer dan 200 miljoen sterren in het Andromedastelsel worden waargenomen. Ze zien eruit als zandkorrels op het strand. Maar dat is slechts het topje van de ijsberg. De totale populatie van Andromeda wordt geschat op 1 biljoen sterren, met veel minder massieve sterren die onder de gevoeligheidslimiet van Hubble vallen. Het fotograferen van Andromeda was een herculische taak omdat het sterrenstelsel een veel groter doelwit aan de hemel is dan de sterrenstelsels die Hubble gewoonlijk observeert en die vaak miljarden lichtjaren van ons verwijderd zijn. Het volledige mozaïek werd in het kader van twee Hubble-programma's gemaakt. In totaal waren er meer dan 1000 Hubble-banen voor nodig, een periode van meer dan tien jaar.
Dit is de grootste fotomozaïek ooit gemaakt door de Hubble ruimtetelescoop. Het doelwit is het enorme Andromedastelsel
dat slechts 2,5 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd is en daarmee het dichtstbijzijnde sterrenstelsel
van onze eigen Melkweg is - Foto: NASA/ESA
Dit panorama is ongeveer tien jaar geleden begonnen met het Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) programma. Met de Advanced Camera for Surveys en de Wide Field Camera 3 aan boord van de Hubble-telescoop werden beelden gemaakt op bijna-ultraviolette, zichtbare en nabij-infrarode golflengten om de noordelijke helft van Andromeda te fotograferen. Dit programma werd opgevolgd door de Panchromatic Hubble Andromeda Southern Treasury (PHAST), onlangs gepubliceerd in The Astrophysical Journal en geleid door Zhuo Chen van de Universiteit van Washington, die beelden toevoegde van ongeveer 100 miljoen sterren in de zuidelijke helft van Andromeda. Dit gebied is structureel uniek en gevoeliger voor de fusiegeschiedenis van het sterrenstelsel dan de noordelijke schijf die in kaart is gebracht door het PHAT-onderzoek. De gecombineerde programma's bestrijken samen de hele schijf van Andromeda, die bijna kantrecht te zien is - 77 graden gekanteld ten opzichte van het zicht op aarde. Het sterrenstelsel is zo groot dat het mozaïek is samengesteld uit ongeveer 600 afzonderlijke beeldvelden. Het mozaïekbeeld bestaat uit ten minste 2,5 miljard pixels. De aanvullende Hubble-onderzoeksprogramma's geven informatie over de leeftijd, de overvloed aan zware elementen en de stellaire massa's in Andromeda. Hiermee kunnen sterrenkundigen onderscheid maken tussen concurrerende scenario's waarin Andromeda is samengesmolten met een of meer sterrenstelsels. De gedetailleerde metingen van Hubble beperken modellen van de fusiegeschiedenis en schijfevolutie van Andromeda.
Een galactische 'treinwrak'
Hoewel de Melkweg en Andromeda vermoedelijk vele miljarden jaren geleden rond dezelfde tijd zijn gevormd, blijkt uit waarnemingen dat ze een heel verschillende evolutionaire geschiedenis hebben, ondanks dat ze in dezelfde kosmologische buurt zijn opgegroeid. Andromeda lijkt meer bevolkt te zijn met jongere sterren en ongewone kenmerken zoals samenhangende stromen van sterren, zeggen onderzoekers. Dit impliceert dat het een actievere recente geschiedenis van stervorming en interactie heeft dan de Melkweg. “Andromeda is een treinwrak. Het lijkt erop dat het een of andere gebeurtenis heeft meegemaakt waardoor het veel sterren heeft gevormd en daarna gewoon is stilgevallen”, zegt Daniel Weisz van de Universiteit van Californië in Berkeley. “Dit was waarschijnlijk het gevolg van een botsing met een ander sterrenstelsel in de buurt.” Een mogelijke boosdoener is het compacte satellietstelsel Messier 32, dat lijkt op de gestripte kern van een ooit spiraalvormig sterrenstelsel dat in het verleden mogelijk een wisselwerking had met Andromeda. Computersimulaties suggereren dat wanneer een ontmoeting met een ander sterrenstelsel al het beschikbare interstellaire gas opgebruikt, de stervorming afneemt.
“Andromeda ziet eruit als een overgangstype tussen een stervormende spiraal en een soort elliptisch sterrenstelsel dat gedomineerd wordt door verouderende rode sterren”, aldus Weisz. “We kunnen zien dat het een grote centrale uitstulping van oudere sterren heeft en een stervormende schijf die niet zo actief is als je zou verwachten gezien de massa van het sterrenstelsel.” “Deze gedetailleerde blik op de opgeloste sterren zal ons helpen om de fusie- en interactiegeschiedenis van het sterrenstelsel in kaart te brengen,” voegt Williams toe. De nieuwe bevindingen van de Hubble-telescoop ondersteunen toekomstige waarnemingen door de James Webb-ruimtetelescoop van de NASA en de aankomende Nancy Grace Roman-ruimtetelescoop. Roman is in wezen een groothoekversie van Hubble (met dezelfde spiegelgrootte) en zal in één opname het equivalent van ten minste 100 Hubble-beelden met hoge resolutie vastleggen. Deze waarnemingen zullen de enorme dataset van Hubble aanvullen en uitbreiden.
Bron: NASA/Hubble
