Zonnestelsel gekanteld

[mark!]

Is ons zonnestelsel gekanteld, t.o.v. het equatoriale vlak van het Melkwegstelsel? Indien ja, hoeveel graden ongeveer?

[Michel Uphoff]

Ja, het vlak van de ecliptica staat onder een hoek van ongeveer 60 graden op het galactisch equatoriale vlak:
 

galactical and ecliptical plane 1435 keer bekeken

[mark!]

Dank voor je antwoord!

[mark!]

Overigens vraag ik me nog iets af, betreffende dit onderwerp:
 
In de toekomst zal de Melkweg met Andromeda samenvoegen. Hoe is de hoek dan van het equatoriale vlak van de beide stelsels t.o.v. elkaar?
 
In alle simulaties (bijvoorbeeld deze) is dat altijd gekanteld. Dus de ene horizontaal en de andere diagonaal, of zelfs helemaal verticaal. Ik vraag mij af of dit ook de verwachting is van hoe het er straks in het echt aan toe gaat. Maken sterrenstelsels altijd een soort van X-vorm met elkaar?

[Michel Uphoff]

Hoe is de hoek dan van het equatoriale vlak

 
Zie deze animatie van Nasa en Esa astronomen van de verwachtte botsing van de Melkweg en Andromeda. Merk op dat de onderlinge hoek onderweg ook wijzigt.

Milky Way Andromeda collision Esa nasa 1431 keer bekeken

 

 Maken sterrenstelsels altijd een soort van X-vorm met elkaar?

 
Nee, ieder oriëntatie kan voorkomen. Hier een setje 'mergers' uit het Galaxy Zoo project (klik er op voor grotere weergave):

Mergers 1431 keer bekeken

[mark!]

Dankje! Ik zie o.a. een 45 graden hoek, en ook een exacte 90 graden "+"-hoek, maar, en ik weet niet of ik dat goed zie, zijn er daar nou ook twee sterrenstelsels die allebei plat liggen (4e regel, 3e plaatje)? Maar mag ik concluderen dat alle hoeken tussen 1 en 180 mogelijk zijn?

[Michel Uphoff]

Maar mag ik concluderen dat alle hoeken tussen 1 en 180 mogelijk zijn?

 
Ja. Er is geen aanwijzing dat een bepaalde onderlinge hoek de voorkeur zou hebben.

[anusthesist]

Even een plaatje om het mooi concreet te maken (de hoek tussen ecliptica (groen) en evenaar van het Melkwegstelsel (blauw) vanaf nu gezien vanaf aarde maar dan even zonder daglicht; je ziet ook heel mooi hoe alle planeten min of meer rondom die groene lijn liggen):
 

 
 
Vraag als leek:
 
Als het universum zich uitdijt (door de waargenomen roodverschuiving van sterrenstelsels) hoe kan het dan, dat twee sterrenstelsel uiteindelijk naar elkaar toe bewegen? Zwaartekracht?

[jkien]

Als het universum zich uitdijt (door de waargenomen roodverschuiving van sterrenstelsels) hoe kan het dan, dat twee sterrenstelsel uiteindelijk naar elkaar toe bewegen? Zwaartekracht?

 

Voor Andromeda en de Melkweg kun je de valtijd vanuit stilstand berekenen. Die valtijd is ongeveer een kwart van de omlooptijd van de derde wet van Kepler.1  Als je de totale massa en afstand van Andromeda en Melkweg invult is de valtijd 10 miljard jaar. Dus de zwaartekracht zorgt ervoor dat ze in een paar miljard jaar naar elkaar toe vallen, en die tijd is toch zo lang dat het nog niet eerder is gebeurd.

Het is me niet duidelijk waarom ze zo weinig initiele eigenbeweging hebben dat ze botsen i.p.v. om elkaar gaan draaien.

[Michel Uphoff]

Als het universum zich uitdijt (door de waargenomen roodverschuiving van sterrenstelsels) hoe kan het dan, dat twee sterrenstelsel uiteindelijk naar elkaar toe bewegen? Zwaartekracht?

 
Inderdaad, en daar kan ik het bij laten, maar astronomie is zo een prachtig wetenschapsterrein dat het mij telkens weer enthousiast maakt meer te vertellen dan gevraagd:
 
Als je de bewegingen in het heelal versneld zou afspelen, zie je dat niet alleen de sterrenstelsels roteren, maar ook dat er sterrenstelsels zijn die a.g.v. de onderlinge gravitatie groepjes vormen en t.o.v. elkaar bewegen. De Melkweg speelt samen met de Andromedanevel de hoofdrol in de local group, waar nog een paar handen vol dwergstelsels deel van uit maken:
 

local group 1429 keer bekeken

De local group. Bron: Andrew Z. Colvin. Klik op de afbeelding voor grote weergave.
 
In de local group bevindt zich onder andere het Sagittarius dwergstelsel, dat ook met de Melkweg 'botst', en in het verleden al een paar keer langsgekomen is. Uit deze simulatie zou blijken dat de vorming van de spiraalarmen van onze Melkweg wel eens (deels) het gevolg zou kunnen zijn van de gravitationele interactie met dit relatief kleine (20 miljoen sterren, 10.000 lichtjaar) stelsel.
 
[sharedmedia=core:attachments:14820]
Sagittarius-Melkweg samensmelting, bron Scientific American. Animatie m.u.
 
Botsen moet hier niet al te letterlijk worden opgevat, de kans dat bijvoorbeeld sterren elkaar onderling raken is uitermate gering. Dat geldt echter niet voor het interstellaire gas en stof. Bij zo'n samensmelting kunnen lokale verdichtingen in dat gas ontstaan, die de vorming van sterren ter plaatse sterk bevorderen. Hieronder een voorbeeld van het sterrenstelsel NGC 7714 dat met NGC 7715 aan het samensmelten is. Rechtsonder een inzetje van beide stelsels, de grote foto omvat alleen NGC 7714. De Hubble foto laat zien dat er enorme vervormingen optreden en dat in een lange slingerende strook de interstellaire gasdichtheid zo sterk is opgelopen dat daar talloze zeer zware en heldere blauwe reuzensterren zijn gevormd:
 

heic1503a 1428 keer bekeken

Merger ngc 7714 en 7715 Bron: Esa/Nasa. Klik op de afbeelding voor grote weergave.
 
Anderzijds kan het bij grotere onderlinge snelheden zo zijn, dat een stelsel dwars door een cluster schiet en tijdens deze 'botsing' alle interstellaire gas in een slipstream van honderdduizenden lichtjaren achter laat. Het stelsel wordt dan door gebrek aan interstellair materiaal 'uitgehongerd' en zal vrijwel geen nieuwe sterren meer produceren. Hier een mooi voorbeeld van zo'n verhongerend stelsel. ESO 137-001 boort zich met miljoenen kilometers per uur door het intergalactische medium van de Norma cluster en laat haar door de botsing gloeiend hete interstellaire gas achter in een lange staart, die niet door de Hubble telescoop gezien wordt, maar wel door de röntgen satelliet Chandra. Een bijzondere combinatie van twee opnames!
 

ESO 137-001 1428 keer bekeken

ESO 137-001, bron: Nasa (Hubble en Chandra ruimtetelescopen). Klik op de afbeelding voor grote weergave.
 
Onze lokale cluster maakt weer deel uit van een groter cluster (Virgo), en samen vormen een aantal grotere clusters volgens de meest recente onderzoeken weer superclusters zoals 'ons' supecluster Laniakea:
 

laniakea 1428 keer bekeken

Het supercluster Laniakea, met ongeveer in het hart de Melkweg.
 
Binnen deze clusters van sterrenstelsels is de onderlinge gravitatie nog zo sterk dat de expansie van het heelal zelf er naar verwachting geen invloed op heeft, de onderdelen zijn gravitatiegebonden. Maar binnen deze clusters zwermen de sterrenstelsels rond en door elkaar heen als bijen rond de korf.
De meeste grote sterrenstelsels hebben een aantal kleinere kompanen die als planeten rond het stelsel draaien en er waarschijnlijk nooit mee zullen botsen, en ook grotere stelsel kunnen rond elkaar of rond een gemeenschappelijk barycentrum roteren.
Maar de sporadische botsingen van stelsels zijn in de lange geschiedenis van het heelal toch zo talrijk dat verondersteld wordt dat ze tot de belangrijkste vormingsprocessen van sterrenstelsels behoren en dus dat de eigenschappen van veel stelsels in grote mate afhangen van hun botsingsverleden.
 
Gaia zal ons naar gehoopt over een aantal jaren veel meer leren over ondermeer de (botsings) geschiedenis van onze Melkweg. Hoe dat in zijn werk gaat valt hier te lezen.

[anusthesist]

Prachtige post Michel

[jkien]

Kleine structuren zoals planetenstelsels en sterrenstelsels ontwikkelen zich tot een roterende wolk, maar bij grotere structuren lijkt dat niet het geval te zijn. Andromeda botst straks recht op de Melkweg, dus er is blijkbaar vanaf het begin nauwelijks impulsmoment. Zit daar een systeem achter, dat grote structuren weinig rotatie bevatten? Of moet je meer geduld hebben?

[Michel Uphoff]

dat grote structuren weinig rotatie bevatten

 
Ook clusters van sterrenstelsels roteren waarschijnlijk, hoewel dat nog veel onderzoek vergt. Attached een paper over dat onderwerp.
 

Andromeda botst straks recht op de Melkweg

 
Ze verplaatsen zich naar hun gemeenschappelijk massacentrum, maar een rechte baan zie ik er niet in. Het is meer een schampshot.
Dat ze initieel weinig eigenbeweging hadden lijkt mij niet onlogisch. Op zeer grote schaal is het heelal isotroop en homogeen en op kleine schaal niet. Clusters zitten tussen deze uitersten en zullen langer nodig hebben dan bijvoorbeeld sterrenstelsels om als gevolg van de relatief geringe gravitatiedichtheidsverschillen op deze schaal en de grotere afstanden uiteindelijk samen te smelten.
 
Uiteindelijk, zo is het idee, zullen ook andere stelsels uit de local group samensmelten met het nieuwe stelsel dat na de eerste 'botsing' over 4 miljard jaar, 2 miljard jaar lang samenbalt en dan de eindvorm bereikt. Verwacht wordt dat M33, in grootte het derde stelsel in de local group een satelliet wordt van het nieuwe stelsel en dus baantjes om het geheel gaat trekken.
 
Wetenschappelijk paper:

SEARCHING FOR ROTATING GALAXY CLUSTERS

(1.83 MiB) 233 keer gedownload

 
Off-topic: Interessant is te bevroeden wat er gaat gebeuren nadat de superzware zwarte gaten van de Melkweg en Andromeda samengesmolten zijn. Als uiteindelijk ook de miljoenen andere kernen van het veel grotere supercluster samensmelten tot een hyper black hole, wat blijft er dan over van het Big Rip scenario in een heelal dat dan mogelijk louter 'bestaat' uit een gering aantal onvoorstelbaar zware singulariteiten? 

[jkien]

Ze verplaatsen zich naar hun gemeenschappelijk massacentrum, maar een rechte baan zie ik er niet in. Het is meer een schampshot.

 
Schampschot of voltreffer? De conclusie van computersimulaties in 2012 was dat er 40% kans is op een voltreffer ('direct hit') van Andromeda en de Melkweg.1 Voltreffer werd gedefinieerd als een botsing waarbij de afstand tussen de middelpunten van Andromeda en de Melkweg tijdens de botsing kleiner wordt dan 25 kpc. De huidige diameters van Andromeda en de Melkweg zijn 65 kpc en 35 kpc.

[Michel Uphoff]

Kwestie van definitie dus. Attached het paper waarnaar jij verwijst, tevens de bron van de animatie in #5.
 
van der Marel en Sohn op Youtube:

 
Roeland van der Marel en Sangmo Tony Sohn:

Future Milky Way M31-M33 Orbital Evolution

(956.13 KiB) 4670 keer gedownload