Werkstuk ANW Melkwegstelsel Werkstuk door een scholier 1987 woorden 13 januari 2003 6,2 185 keer beoordeeld Vak ANW INLEIDING Wij maken ons werkstuk over de melkweg omdat het ons interessant lijkt om er meer over te weten te komen. We verwachten problemen met het optijd afhebben van het werkstuk. We vinden dat we er niet genoeg tijd voor hebben om een uitgebreid werkstuk te maken. We zijn van plan om de eerste week informatie over alles van de melkweg te gaan zoeken, en dan te kijken welke onderwerpen belangrijk zijn en die in hoofdstukjes in te delen. We willen veel plaatjes in ons werkstuk, omdat het dan leuker te lezen is en makkelijker te begrijpen. De ontdekking van ons Melkwegstelsel In de zeventiende eeuw zag Galileo Galilei door zijn sterrenkijker dat de wazige band aan de hemel, die al sinds de oudheid Melkweg' werd genoemd, eigenlijk uit vele miljoenen of meer sterren bestond. Bijna twee eeuwen later richtten ook Sir William en Caroline Herschel hun telescoop op deze band, die overal op aarde wazig aan de hemel oplicht. William Herschel schreef erover. Volgens hem was deze wazige band een uitgestrekt en afgeplat sterrenstelsel, van opzij bekeken. De zon was een van de vele sterren in dit Melkwegstelsel en er buiten was het Heelal leeg. De Nederlandse sterrenkundige Kapteyn beschreef het Melkwegstelsel rond 1920 als een dikke platte schijf, een soort frisbee. De zon stond volgens hem vlak bij het midden van deze schijf. Er was wel een probleem. Er werden namelijk bolvormige sterrenhopen - dichte verzamelingen sterren - gevonden en die pasten niet in de schijf van Kapteyn. Hoorden zij wel of niet bij het Melkwegstelsel? Zag het Melkwegstelsel er toch anders uit? Hier zie je (nagemaakte) tekeningen die Jan Oort gebruikte tijdens een lezing over ons Melkwegstelsel in 1932. De eerste tekening laat zien hoe het Melkwegstelsel er volgens Jacob Kapteyn uitzag: als een dikke schijf. Het volgende plaatje is aangevuld met bolvormige sterrenhopen die tussen 1915 en 1920 ontdekt werden. Ze passen niet in de schijf van Kapteyn. Een nieuw idee. In de jaren twintig waren er meer sterrenkundigen die zich in het Melkwegstelsel verdiepten. Een van hen https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-anw-melkwegstelsel Pagina 1 van 5
was de Zweed Bertil Lindblad. Volgens hem draaiden de sterren in het Melkwegstelsel allemaal rond een gemeenschappelijk middelpunt. De zon stond een eind van dit gemeenschappelijk middelpunt vandaan. Toen Oort van dit idee hoorde, dook hij in tabellen met gegevens over sterren. In 1927 schreef hij een groot artikel waarin hij liet zien dat Lindblad gelijk had. Hier is weer een (nagemaakte) tekening die Jan Oort gebruikte tijdens zijn lezing over ons Melkwegstelsel in 1932. Op deze tekening zie je hoe ons Melkwegstelsel er volgens hem (van opzij) uitzag. Draaiende sterren Oort liet zien dat de sterren in het Melkwegstelsel allemaal rond het centrum van het stelsel draaien. Maar dat doen ze niet allemaal even snel. Je kunt het vergelijken met ons Zonnestelsel. De planeten die dicht bij de zon staan, doen veel korter over hun baan om de zon dan de reuzenplaneten die ver van de zon staan. Vanaf de aarde gezien lijken de binnenste planeten voor te lopen terwijl de buitenste planeten achterblijven. Zoiets zag Oort ook bij de sterren. Sterren die dichterbij het Melkwegcentrum staan snellen vooruit, de verder weg gelegen sterren blijven achter. De zon staat op een afstand van dertigduizend lichtjaar van het centrum. Het is misschien niet helemaal toevallig dat Oort op dit idee kwam. Zelf zei hij: 'Wat mij al tijdens mijn studietijd bezighield was de vraag of je net als de bewegingen van de planeten om de zon, die een bron van aantrekkingskracht vormt, ook zoiets in het melkwegstelsel zou kunnen vinden.' Een spiegelei met spiraalarmen Toen Oort had aangetoond dat Lindblad gelijk had, was hij nog niet klaar. Een jaar later schreef hij weer een groot artikel over het Melkwegstelsel, waarin hij nog meer verschijnselen (snelle sterren, bewegingen van sterrenhopen enzovoorts) kon verklaren. Door dit werk en latere waarnemingen, hebben we nu een goed beeld van ons Melkwegstelsel. Het ziet er uit als een soort spiegelei. Een heel groot spiegelei, want de middellijn is ongeveer 70.000 tot 80.000 lichtjaar. In het midden, waar het stelsel dikker is, bevinden zich de meeste sterren. De (oude) sterren zitten hier zo dicht op elkaar dat ze soms botsen. Als je dichter bij het midden komt, vind je vaker bolvormige sterrenhopen, die ingewikkelde banen om het Melkwegcentrum beschrijven. Van bovenaf gezien heeft het Melkwegstelsel spiraalarmen. In die armen bevinden zich veel gas- en stofwolken waaruit nieuwe sterren ontstaan. Wat is het melkwegstelsel Het melkwegstelsel is een sterrenstelsel wat ongeveer 100 miljard sterren bevat. Het wordt door de zwaartekracht in de ruimte bij elkaar gehouden. Hierin zit ook onze zon en dus de aarde. Het heeft de vorm van een platte schijf (pannekoek). De naam melkwegstelsel wordt ook wel voor andere sterrenstelsels, die op ons sterrenstelsel lijken, gebruikt. In het centrum van het melkwegstelsel is de sterdichtheid het grootst; in de omgeving van de zon staan de sterren verder van elkaar af. Hieronder zie je een plaatje van ons melkwegstelsel: De vorm van een sterrenstelsel heeft te maken met hoe oud het is. Men benoemd de verschillende samenstellingen met speciale codes. E0 tot E7 zijn bijvoorbeeld elliptische stelsels (dit is dat de sterren in een eivormige ronding zitten), die over het algemeen jong en helder zijn.. E7 betekent dat ze elliptischer https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-anw-melkwegstelsel Pagina 2 van 5
zijn dan E0 (dus meer afgeplat). Hieronder zie je een plaatje van een elliptisch sterrenstelsel. Elliptische stelsels bevatten bijna geen gas of stof. De naam is afkomstig van hun vorm, die varieert van bolvormig tot eerder de vorm van een rugbybal. Ze bestaan uit sterren van populatie I (oude sterren, meestal roodachtig van kleur). Spiraal stelsels worden aangegeven met een S. Ons melkwegstelsel is ook een spiraal. Het bestaat uit 4 delen; de armen, de schijf, het centrum en de halo. Er zit ook heel veel gas en stof in deze stelsels. In de kern zijn vooral populatie I sterren aanwezig, en in de spiraalarmen sterren van populatie II (jonge sterren, eerder blauw van kleur). Elk deel van een spiraalstelsel wordt hieronder beschreven: De Armen De armen zijn het meest fotogeniek. Er zijn meestal twee hoofdarmen, die onderling nog vertakkingen hebben. Ze bevatten gas en stof (moleculaire wolken), groepjes jonge sterren (open sterrenclusters), veel broedplaatsen voor nieuwe sterren (nebula's), maar ook de restanten van oude ontplofte sterren (supernova's). De twee hoofdarmen van onze Melkweg noemen de Perseus-Arm en de Sagittarius-Arm. De Perseus-Arm strekt zich over tenminste 1/4 rond de melkweg uit. De Sagittarius-arm strekt zich over de helft rond de Melkweg uit. Hij vertakt zich in twee zijarmen; de Scutum-Crux-Arm en de Norma-Arm. Hieronder kan je dat nog in een tekening zien. Hieronder zie je een deel van de arm van M100 De Schijf De schijf bestaat uit een dunne, platte regio van sterren die het centrale deel van het sterrenstelsel omringt. De schijf is 2.000 licht jaar breed(een lichtjaar is de afstand die licht in één jaar aflegt.). De schijf bestaat uit jonge en halfoude sterren. Ze bevat bijna al het gas en stof (moleculaire wolken) van het sterrenstelsel. De wolken van stof en gas zijn geconcentreerd in een brede ring op 15.000 lichtjaar van het centrum. Vanuit deze ring ontspringen de Scutum-Crux Arm en de Norma Arm. De schijf is in de buurt van de zon ongeveer 1,3 miljoen lichtjaren dik. Zijaanzicht van de schijf: Het centrum Het centrum is 6.000 licht jaar breed. Alle sterren en gas draaien met hoge snelheid rond dit centrum. In het begin van deze eeuw dacht men dat de zon in het midden van ons melkwegstelsel zit, later bleek dit gezichtsbedrog te zijn. Dit kwam door interstellaire absorptie(dit is net als mist en beperkt het gezichtsveld). Later werd ontdekt dat het centrum meer in de richting van het sterrenbeeld Schutter zit. Men schat de afstand tot het centrum op ongeveer 27 700 lichtjaren. We konden het centrum eerst niet goed waarnemen, omdat de stofwolken het zicht op het centrum van de Melkweg belemmeren. Later werd ontdekt dat als je infrarood straling, röntgen- en radiostraling gebruikt het zicht veel beter is. Hiermee werd een zeer sterke radiobron, ongeveer in het midden van de Melkweg, ontdekt. Hij kreeg de naam Sagittarius A. Hij is erg klein: 15 miljoen kilometer. Een minispiraal (grootte 20 lichtjaar) van 3 armen beweegt zich rond Sagittarius A. De armen zijn maar enkele lichtjaren groot. Hieronder zie je een foto van het minispiraal: https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-anw-melkwegstelsel Pagina 3 van 5
De halo De halo is een bolvormige ruimte rond de Melkweg die zich verder uitstrekt dan de spiraalarmen. Aan de randen van deze halo bevinden zich ook de satellietsterrenstelsels van de Melkweg; zoals de Grote en Kleine Magelhaense Wolk. Volgens berekeningen zou de halo ongeveer 10 maal zoveel materie bevatten dan de materie van de Melkweg. In deze halo bewegen er zich momenteel een 200-tal bolvormige sterrenhopen (globulaire clusters) en individuele sterren. De chemische samenstelling van deze oude sterren toont aan dat ze geen metalen bevatten. Dit wil zeggen: ze zijn ontstaan redelijk kort na de geboorte van ons sterrenstelsel, 12 tot 13 miljard jaar geleden. Volgens metingen denkt men dat de sterrenstelsels hun vorm kregen een miljard jaar na de oerknal. Wetenschappers hebben becijfert dat een langzaam roterende gaswolk met een diameter van 100.000 lichtjaar( zoals de Melkweg) ongeveer 1 miljard jaar nodig heeft om zijn afgeplatte vorm te verkrijgen. De halo met zijn globulaire clusters die we vandaag zien is, waarschijnlijk, een overblijfsel van de oervorm van deze gaswolk. De halo moet zeker nog al de restanten bevatten van de massa's dode sterren, die eens de halo bevolkten. We kunnen ze momenteel moeilijk opsporen want ze geven geen licht en ze zijn koud. In het centrum van een melkwegstelsel zit waarschijnlijk altijd een zwart gat. In sommige melkwegstelsels zit een heel zwaar zwart gat (massa enkele miljoenen maal de massa van de zon!!). Men vermoedt dat dit zwarte gat een rol speelde bij de vorming van het melkwegstelsel. Deze zgn. "primitieve" zwarte gaten zouden al bij het begin van het heelal aanwezig zijn. Men herkent zo'n zwart gat aan enorme activiteit van de sterren in de buurt. Behalve miljarden sterren bevat een melkwegstelsel interstellair gas waaruit steeds nieuwe sterren worden gevormd. Het blijkt dat de verdeling van de melkwegstelsels over het universum veel weg heeft van een "spons": er zijn "gaten" zonder stelsels en verdichtingen met veel stelsels. Men noemt dit de "void and filament" structuur. Ons eigen Melkwegstelsel toont zich aan het blote oog als een zwak lichtende band die zich uitstrekt van horizon tot horizon (als het tenminste goede omstandigheden zijn, wat in België bijna niet meer voorkomt.) In frankrijk is de melkweg veel beter te zien. Dit komt omdat vooral hier in Nederland de randstad s avonds veel licht afgeeft. Hierdoor worden de wolken vervaagd. In de herfst en de winter staat de Melkweg s avonds steil op de horizon. Van maart tot en met juni ligt de melkweg s avonds veel dichter bij de horizon en is hij minder opvallend. Ook andere melkwegstelsels zijn te zien met bescheiden hulpmiddelen (verrekijker, en zelfs met het blote oog), ook al staan ze miljoenen lichtjaren van ons vandaan. Ze tonen zich echter op hun mooist in grotere telescopen. Hieronder zie je een plaatje van het heelal met daarin de melkweg. M33 en het Andromedastelsel zijn de enige grotere stelsels die dicht bij de melkweg liggen. Verder zijn er nog negen dwergstelsels en bij het Andromedastelsel nog 8. CONCLUSIE We vonden het erg leuk om dit hoofdstuk te maken.we hebben er erg veel van geleerd. Het leukste vonden https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-anw-melkwegstelsel Pagina 4 van 5
we op internet informatie zoeken en er weer een eigen hoofdstuk van te maken. We hebben eerst samen informatie gezocht, en een beetje de onderwerpen over elkaar verdeeld. Elinor heeft wat over het ontstaan geschreven en Karin iets over hoe het in elkaar zit. Simone heeft heel veel informatie gezocht, en kleinere onderwerpen gedaan. We vonden het erg handig dat je op internet de plaatjes makkelijk kan kopiëren en zo snel in je werkstuk kan zetten. Ook hebben we nog enkele plaatjes gescand vanuit een boek. BRONVERMELDING Jeugdgids voor Astronomie Jacqueline Mitton 1999 Grote Winkler Prins L.C.M Rost (hoofdred.) 8e druk Atlas van de Ruimte Heather couper 1992 Het heelal Stuart Clark 2000 Internet sites http://users.skynet.be/sky03361/html/reis.html www.astro.uva.nl www.sterrenkunde.com/melkweg www1.phys.uu.nl/nat-gez/lezing5-febr.htm www.science.uva.nl/onderwijs/wns/ https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-anw-melkwegstelsel Pagina 5 van 5