Graphics:
De enige manier om de beweging van een ster direct te kunnen meten is om de positie van de ster op twee verschillende tijdstippen te vergelijken. De beweging van een ster kan altijd ontleed worden in twee componenten: een component loodrecht op het vlak van de hemel (d.w.z. in de richting naar de aarde toe of van de aarde af) en een component evenwijdig aan het vlak van de hemel. De eerste component is in het algemeen niet direct te meten omdat bij deze beweging de waargenomen positie aan de hemel niet verandert. De tweede component is wel direct waarneembaar, maar slechts voor nabije objecten. De beweging langs de hemel wordt steeds kleiner naarmate een object verder weg staat. De bewegingen van de sterren in andere sterrenstelsels zijn in het algemeen zo klein dat ze niet direct meetbaar zijn. Met de huidige waarneemprecisie zijn twee foto's van een sterrenstelsel, genomen met een eeuw tussenruimte, niet van elkaar te onderscheiden.
Desondanks kan informatie over de beweging van sterren in sterrenstelsels worden verkregen, en wel door het gebruik van het zogeheten Doppler effect. Het Doppler effect beschrijft hoe de waargenomen golflengte (en dus de frequentie) van een golfverschijnsel afhangt van de relatieve beweging van de bron en de waarnemer. Het effect is onder meer verantwoordelijk voor het feit dat de toonhoogte van de bel van een trein plotseling lager wordt op het moment dat de trein voorbij komt. Indien men de intrinsieke toonhoogte van de bel weet, kan men met behulp van het Doppler effect uit de waargenomen toonhoogte de snelheid van de trein afleiden. Ditzelfde principe wordt in de sterrenkunde gebruikt om de snelheden van objecten te bepalen. Er wordt dan gebruik gemaakt van de golfeigenschappen van licht, in plaats van geluid. De golflengte van een lichtgolf bepaalt de kleur van het licht. Zo is een regenboog opgebouwd uit licht van verschillende golflengten. De verdeling van het licht van een bron over de verschillende golflengten heet het spectrum. Atomen en moleculen hebben allen een bepaald aantal karakteristieke golflengten (de zogeheten spectraallijnen) waarop zij licht kunnen uitzenden, dan wel absorberen. Chemische en fysische verbindingen zijn dus te herkennen aan hun spectrum, zoals een mens aan zijn vingerafdruk.
Voor een nabije ster in onze eigen Melkweg kan gemakkelijk het spectrum bepaald worden. Dit kan bijvoorbeeld door een prisma in het brandpunt van een telescoop te monteren. In dit spectrum kan men dan lijnen identificeren door vergelijking met spectra van bekende atomen en moleculen. Door vergelijking van de waargenomen golflengten van de lijnen met de in aardse laboratoria gemeten golflengten kan dan de snelheid van de ster bepaald worden. Het Doppler effect levert alleen informatie over de snelheidscomponent in de richting naar de aarde toe of van de aarde af, en niet over de snelheidscomponent langs de hemel.
Voor sterrenstelsels zijn de zaken gecompliceerder. Sterrenstelsels staan dermate ver weg, en bevatten dermate veel sterren, dat individuele sterren in het algemeen niet afzonderlijk te onderscheiden zijn. Op iedere plaats in een sterrenstelsel ziet men het gesommeerde licht van vele verschillende sterren. Deze sterren hebben niet allemaal dezelfde snelheid en hun afzonderlijke snelheden zijn in het algemeen niet te meten. Door het nemen van een spectrum kan men echter proberen de snelheidsverdeling van de sterren te bepalen (d.w.z., de verdeling die weergeeft welke fractie van de waargenomen sterren met welke snelheid beweegt). Deze verdeling wordt het snelheidsprofiel genoemd. Figuur 1 toont voorbeelden van het spectrum van een ster (onze zon in dit geval) en het spectrum van een sterrenstelsel.
Sterrenstelsels zijn vaak lichtzwak, en een nauwkeurige bepaling van snelheidsprofielen is daarom moeilijk. Tot voor kort kon slechts informatie worden verkregen over enkele globale grootheden van het snelheidsprofiel, zoals de gemiddelde snelheid en de snelheidsdispersie (een maat voor de spreiding in de snelheden van de sterren). Tegenwoordig echter kunnen spectra van sterrenstelsels dermate nauwkeurig worden gemeten dat het mogelijk is om meer informatie uit de waarnemingen te extraheren. E'en van de dingen waar ik aan heb gewerkt is om een nieuwe methode te ontwikkelen waarmee de volledige vorm van de snelheidsprofielen van sterrenstelsels uit waarnemingen kan worden bepaald. Naast de gemiddelde snelheid en de snelheidsdispersie bevat de hele vorm van het snelheidsprofiel belangrijke nieuwe informatie. Met deze informatie is het mogelijk om betere en nauwkeuriger fysische modellen te maken voor de structuur en dynamica van sterrenstelsels.
Show more information about my research.
Return to my home page.