We leven op de derde planeet van een middelgrote ster, tweederde van de weg van het centrum van de Melkweg in een van zijn spiraalarmen. Maar welke plaats nemen wij in het heelal in? Aan het begin van de XX eeuw. Vesto Slipher bestudeerde de lucht in het Lovell Observatory in Flagstaff, Arizona. De directeur, Percival Lovell, was geïnteresseerd in het vinden van planeten rond andere sterren en geloofde dat de spiraalnevels die op dat moment werden ontdekt, sterren zouden kunnen zijn met nieuwe planetaire systemen om hen heen.
Om deze theorie te testen, nodigde Lovell Slipher uit om de chemische samenstelling van de spiraalnevel te bestuderen met behulp van een spectrograaf, die licht ontleedt in een spectrum. Met behulp van een 600 mm refractortelescoop verzamelde Slipher genoeg licht voor het spectrum van slechts één nevel gedurende twee nachten. Het resultaat verbaasde hem: alle spectra vertoonden een sterke roodverschuiving.
Alleen het werk van Edwin Hubble van het Mount Wilson Observatory heeft het mysterie van deze roodverschuiving opgelost. Met een reflector van 2,5 meter tot hun beschikking, maakten Edwin Hubble en Milton Humason zulke heldere foto's van de naburige spiraalnevel dat het in 1924 mogelijk werd om deze in afzonderlijke sterren te splitsen.
In 1929 toonde Hubble aan dat de roodverschuiving aangeeft dat sterrenstelsels zich van ons verwijderen met een snelheid van honderdduizenden kilometers per seconde.
Uit zijn waarnemingen concludeerde Hubble dat zwakkere en dus waarschijnlijk verder weg gelegen sterrenstelsels een grotere roodverschuiving vertonen. Daarom stelt de wet van Hubble dat de roodverschuiving van sterrenstelsels toeneemt in verhouding tot hun afstand tot ons. Door de roodverschuiving te meten, kun je de afstanden in het heelal bepalen.
Verdeling van sterrenstelsels
Kort nadat Hubble suggereerde dat het heelal uitdijde, stelde hij dat sterrenstelsels gelijkmatig verdeeld waren. Om dit te bewijzen, fotografeerde de astronoom veel kleine delen van de lucht met dezelfde reflector van 2,5 meter. Met uitzondering van een gebied in de buurt van de Melkweg, waar stof de sterrenstelsels verduisterde, wat hij de vermijdingszone noemde, vond hij overal ongeveer hetzelfde aantal sterrenstelsels.
Andere kosmologen waren het niet eens met Hubble. Harlow Shapley en Adelaide Ames merkten significante onregelmatigheden op in de verdeling van sterrenstelsels aan de hemel. In sommige gebieden waren het er veel, in andere relatief weinig. Clyde Tombaugh, die Pluto in 1930 ontdekte, bevestigde de Shapley- en Ames-gegevens en ging verder, en vond in 1937 een cluster van honderden sterrenstelsels in de sterrenbeelden Andromeda en Perseus.
Er werd nog meer bereikt bij het maken van het Palomar-hemelonderzoek met een Schmidt-telescoop van 1, 2 meter. Met zijn uitstekende fotografische capaciteiten liet George Abell zien dat sterrenstelsels clusters en superclusters vormen.
Lokale groep sterrenstelsels
De Melkweg en het Andromeda-sterrenstelsel zijn de grootste leden van een kleine groep van 30 sterrenstelsels, de Lokale Groep van Sterrenstelsels. Deze cluster maakt deel uit van een supercluster van sterrenstelsels, waarvan andere leden te zien zijn in de sterrenbeelden Coma en Maagd.
Nu zijn er andere superclusters verspreid over het universum, maar zijn er clusters van superclusters? Recente waarnemingen met krachtige telescopen geven geen reden om dat te denken. Superclusters vormen enorme cellulaire structuren in de ruimte met enorme holtes ertussen. Deze gigantische uitdijende formaties divergeren naarmate het universum uitdijt. De sterrenstelsels in de clusters zijn gebonden door de zwaartekracht, maar de uitdijing van het heelal brengt de clusters ongecontroleerd uit elkaar.
Zwaartekrachtlenzen
Een zwaartekrachtlens is een massief lichaam (planeet, ster) of een systeem van lichamen (een melkwegstelsel, een cluster van melkwegstelsels, een cluster van donkere materie) dat de voortplantingsrichting van elektromagnetische straling met zijn zwaartekrachtveld buigt, net als een gewone lens buigt een lichtstraal.
Dubbele quasar Eind jaren 70. op de foto's van de Palomar Sky Survey werden twee identieke quasars gevonden, waartussen zich een zwak maar zeer massief sterrenstelsel bevond. Het sterrenstelsel en de quasar illustreerden de positie van Einsteins algemene relativiteitstheorie dat zwaartekrachtbronnen een lichtstraal kunnen buigen. De aantrekkingskracht van de melkweg werkt als een lens, die het licht van een verre quasar zodanig breekt dat deze "vertakt". Er zijn nog meer ongewone gevallen ontdekt. Sterrenstelsels kunnen zo worden geplaatst dat verre objecten op de foto's in bogen en zelfs ringen veranderen. In één geval verscheen een verre quasar in de vorm van het zogenaamde kruis van Einstein, gevormd uit vier afbeeldingen.
Video - de structuur van het heelal:
[media =
