Hoe worden sterrenstelsels gevormd?

De grootste structuren in het heelal binden miljarden of zelfs triljoenen sterren in hun massieve zwaartekrachtsjukken. Sterrenstelsels zijn ook gevuld met kosmisch stof en enorme gaswolken, samen met planeten en andere materie die rond sterren kunnen draaien.

Galaxieën zijn bijna 14 miljard jaar geleden begonnen met één onvoorstelbaar heet, dicht en piepklein puntje. Volgens de oerknaltheorie was deze singulariteit het heelal in zijn geheel. Toen explodeerde het, waarbij het afkoelde en uitdijde. Stel je een opgebold stuk papier voor dat zich ontvouwt tot een reusachtige kaart, en je hebt een heel ruw model van wat er gebeurde.

Na de oerknal bestond het oeruniversum alleen uit straling en subatomaire deeltjes. Hoe kon het uitgroeien tot meer dan 100 miljard sterrenstelsels? Wetenschappers hebben twee soorten theorieën, die beide berusten op de gravitatie-effecten van ineenstortend gas in het vroege melkwegstelsel.

Eerst zijn er de bottom-up theorieën, waarin het gas ineenstortte en samenperste tot klonters ter grootte van een miljoen zonnen (dat is wel erg klein voor iets ter grootte van het heelal). Deze klonters smolten vervolgens samen om sterrenstelsels te vormen. Top-down theorieën daarentegen beginnen groot. Deze denkrichting stelt dat de resulterende klonters elk de grootte hadden van meerdere sterrenstelsels, die op hun beurt uiteenvielen in afzonderlijke sterrenstelsels. Deze laatste theorieën zouden verklaren waarom melkwegstelsels in clusters voorkomen.

Hoe dan ook – bottom-up of top-down – de resulterende klonters stortten vervolgens in tot protogalaxieën die uit donkere materie en waterstofgas bestonden. Het waterstofgas viel dan naar het centrum van het protogalaxy, terwijl de donkere materie als een buitenste halo eromheen bleef bestaan.

Astronomen onderkennen twee hoofdtypen sterrenstelsels: elliptische en spiraalstelsels. Deze verschillen in vorm zijn, volgens één theorie, te wijten aan stervorming. Sterren ontstaan in een protogalaxy wanneer gaswolken zich vermengen en op elkaar botsen. Als de sterren in een protogalaxy allemaal tegelijk ontstaan, dan behoudt het volwassen sterrenstelsel in wezen de bolvorm van de protogalaxy en wordt het een elliptisch sterrenstelsel.

Spiraalvormige sterrenstelsels ontstaan wanneer de sterren binnen de protogalaxy met verschillende tussenpozen ontstaan. Het gas tussen de zich ontwikkelende sterren blijft ineenstorten en de resulterende gravitatieverschillen manipuleren de sterren, het stof en het gas van de protogalaxy. Deze beweging dwingt alles tot een draaiende schijf, en extra verschillen in zwaartekracht resulteren in de spiraalarmen.

Extra veranderingen kunnen optreden wanneer sterrenstelsels te dicht naar elkaar toe drijven of op elkaar botsen. Astronomen geloven dat de fusie van twee sterrenstelsels altijd resulteert in een elliptisch sterrenstelsel. Als zodanig is de Melkweg waarschijnlijk nooit met een ander sterrenstelsel gefuseerd, terwijl de massieve elliptische sterrenstelsels die in het centrum van sterrenstelselclusters te vinden zijn, waarschijnlijk het resultaat zijn van meerdere kosmische mash-ups.

Verken de links op de volgende pagina om meer te lezen over de oorsprong van nog meer kosmische wonderen.