Afbeelding: ESO/Juan Carlos Muñoz.
We zijn eraan gewend geraakt om velerlei fraaie en fascinerende plaatjes van hemelobjecten langs te zien komen in kranten en tijdschriften, op televisie en internet. Een eeuw geleden lag dat nog heel anders. Naast dat waarnemingsinstrumenten zeer veel geavanceerder zijn geworden en korrelige zwart-wit foto’s vervangen zijn door kleurrijke electronische beelden, werd toen net duidelijk – dit jaar 100 jaar geleden – dat er veel meer te zien valt tussen hemel en aarde dan indertijd bekend was. De kosmos bleek zich onvoorstelbaar veel verder uit te strekken dan men meende.
Dit inzicht kwam niet zomaar vanuit het niets. Het was al langer bekend dat er naast sterren meerdere nevelvlekjes aan de hemel te zien zijn. Rond 1870 vond men dankzij spectroscopie dat een deel daarvan niet gasvormig is maar iets met sterren van doen moet hebben, hoewel de sterren zelf niet te onderscheiden waren. Men kon nog niet besluiten of dat objecten zijn die bij onze Melkweg behoren of dat we te maken hebben met soortgelijke stersystemen als het onze die zich op grote afstand bevinden. Dat dit laatste het geval zou kunnen zijn werd overigens in de 18e eeuw al wel verondersteld door enkele filosofisch aangelegde personen (Emanuel Swedenborg in Uppsala, Thomas Wright in County Durham, Immanuel Kant in Königsberg).
Ons Melkwegstelsel bleef nog geruime tijd het enige bekende stersysteem. De witte band van de Melkweg, die rondom ons langs de hemel te zien is, was begrepen als een verzameling zwakke sterretjes sinds Galileo er in 1609 zijn kijker op richtte. Dit impliceert dat de zon deel uitmaakt van een platte, schijfvormige verdeling van sterren. En als vanzelfsprekend werd aangenomen dat de zon het centrum is van deze schijf.
Begin 20e eeuw begon dit beeld te veranderen. De Amerikaanse astronoom Shapley kwam in 1917 tot de conclusie dat het Melkwegstelsel veel groter moest zijn dan waarvan men weet had. Hij baseerde zich op zijn studie van de verdeling van bepaalde, dicht opeengepakte sterclusters die zich rond het Melkwegstelsel bevinden, de zogeheten bolhopen. Dankzij nieuwe inzichten kon hij de afstand tot dit soort objecten bepalen. Ze blijken voor te komen in een rond volume, dat zo’n vijfmaal grotere diameter heeft dan de toen nog aangenomen afmeting van de Melkweg. Het opvallende daarbij was dat die kleiner veronderstelde Melkweg geheel excentrisch gelegen bleek, in een middenvlak van dat bolhopensysteem. Het centrum van dat systeem komt dan pas een stuk verderop in het vlak van de Melkweg, zoals te zien is in bijgaande figuur.
Fig. 1. Zij-aanzicht met links de Melkweg zoals die voorheen bekend was en verder ook de bolhopen (open cirkels). Het centrum van de bolhoopverdeling ligt naar rechts, in het verlengde van het vlak van de Melkweg. (Uit De Sitter: Kosmos).
Voor Shapley was het duidelijk dat de bolhopen objecten zijn die deel uitmaken van ons Melkwegstelsel. Zijn conclusie was dat de Melkweg vijfmaal groter moet zijn dan men tot dan had kunnen vaststellen. En de zon bevindt zich in de buitendelen daarvan, zonder een bevoorrechte centrumpositie in te nemen. Latere onderzoekingen hebben dit beeld geheel bevestigd. Wat een belangrijke rol hierbij speelde is de absorptie van licht door het vele gas en stof in de Melkweg, waardoor het grootste deel daarvan nog niet opgemerkt was. Pas nadien werd deze absorptie aangetoond.
Het was daarmee nog niet gezegd dat de nevelvlekjes die aanwijzingen voor sterren lieten zien net zo groot zouden kunnen zijn als dit grotere Melkwegstelsel. Genoemde Shapley bijvoorbeeld wilde daar zelf nog niet aan. Het ging er zodoende om de afstand tot dit soort neveltjes te bepalen. Want, een groot stelsel als het onze kan klein lijken als het in werkelijkheid ver verwijderd is. Shapley had gebruik gemaakt van een bijzonder soort sterren waarvan de helderheid met grote regelmaat veranderlijk is (de Cepheïden). De periode van deze helderheidsvariatie, die een gevolg is van pulsaties, hangt af van de hoeveelheid licht die ze uitstralen. Een gemeten periode van lichtwisseling laat deze lichtsterkte bepalen, die samen met de waargenomen (zwakke) helderheid de afstand tot de ster geeft.
Deze procedure werd gevolgd door de (wederom Amerikaanse) astronoom Hubble voor de grootste onder de nevelvlekken, de befaamde Andromedanevel. Van belang hierbij was dat hij gebruik kon maken van de toen grootste telescoop ter wereld, met een diameter van 2,5 m, die opgesteld werd op Mount Wilson en in 1919 gereed was voor gebruik. Hiermee identificeerde Hubble eind 1923 de eerste Cepheïde in deze Andromedanevel en kon vaststellen dat dit object een sterrenstelsel als het onze is, maar op grote afstand van ons. Er volgden meer Cepheïden in dit stelsel en ook in enkele andere neveltjes, waarna het nieuws van deze ontwikkelingen begin 1925 officieel naar buiten werd gebracht, nu dus een eeuw geleden.
Fig. 2. Moderne opname van de Andromedanevel. (Bron: NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2 / Davide De Martin).
Voor talloze kleinere neveltjes was het daarmee gelijk waarschijnlijk dat die zich op nog grotere afstanden zouden bevinden. Tegen het einde van de twintiger jaren werden voor meerdere van deze objecten inderdaad dergelijke grotere afstanden bepaald. Sinds het begin van 1925 begreep men aldus dat de kosmos veel meer omvat dan alleen ons eigen Melkwegstelsel. Vandaag de dag zijn we hier geheel aan gewend, maar een eeuw geleden veranderde dat fundamenteel ons idee van het heelal.
Onder vakgenoten verliep de acceptatie van Hubbles resultaten niettemin soms wat moeizaam. Velen bleven nog een tijd lang twijfels hebben, met name zijn collega Shapley. Hubble betitelde deze objecten steevast als extragalactische nevels, een aanduiding die tot ergens rond 1980 nog veel gebruikt bleef. Eenmaal overstag wat de aard van de neveltjes betreft, hield Shapley het op sterrenstelsels (galaxies, in het Engels). Een pikant detail is dat dit verschil in benoeming van de objecten mogelijk ook een uiting was van wederzijds misnoegen, want volgens de overlevering konden deze twee elkaar niet uitstaan. In de eeuw die sindsdien verlopen is heeft de extragalactische sterrenkunde een grote vlucht genomen, waarbij het heelal een immense ruimte gevuld met talloze sterrenstelsels gebleken is.
Edited by Marieke Gelderblom and Elian Schure.
Over de auteur: Na de studie sterrenkunde in Amsterdam en promotie in Leiden, was Evert Meurs verbonden aan meerdere onderzoeksinstituten in het buitenland, culminerend in de positie van Senior Professor en Director van Dunsink Observatory in Dublin (IRL).