M31, de Andromedanevel

Als de dagen beginnen in te korten, de bomen verkleuren en de zonnecrème weer voor een jaartje opgeborgen wordt, dan is de periode aangebroken van de legendarische herfststerrenbeelden: Cassiopeia, Cepheus, Perseus, Andromeda, Pegasus, Cetus... Hoewel de eerste drie circumpolair zijn (en dus het hele jaar door te zien), bereiken zij in het najaar 's nachts hun hoogste punt aan de hemel. De sterrenbeelden Andromeda en Pegasus hangen eigenlijk aan elkaar vast: zij hebben één ster gemeenschappelijk. Wie de drie basissterren van Andromeda terugvindt, kan van daaruit op zoek naar de beroemde Andromedanevel.
Rechts een opname van M31: de grote Adromedanevel. Foto genomen door Geert Vandenbulcke.

Cijfertjes

De Andromedanevel heeft eigenlijk een misleidende naam. Het gaat immers helemaal niet om een nevel, maar om een apart sterrenstelsel. De Andromedanevel is een melkwegstelsel dat naar schatting zo'n 300 miljard sterren bevat. Daarmee is het eigenlijk zo'n beetje de grote broer van onze eigen Melkweg.

De afstand tot de Andromeda-nevel bedraagt ongeveer 2,2 miljoen lichtjaar. Algemeen wordt de Andromedanevel beschouwd als het verst verwij-derde object dat nog met het blote oog zichtbaar is. Toch kan onder goede omstandigheden door een scherp waarnemer ook nog NGC 205 waargenomen worden, het satellietstelseltje van de Andromedanevel dat nog net iets verder gelegen is. In een verrekijker zien we dat de Andromedanevel zich over een lengte van ruim 2,7 graden uitstrekt. Dat is meer dan 8 keer de diameter van de volle Maan. De kern is uiteraard het helderst, en zorgt er soms voor dat de veel zwakkere buitenregionen haast onzichtbaar worden. Met uiterst gevoelige apparatuur wordt duidelijk dat de Andromedanevel zich zelfs nog verder uitstrekt. Zijn totale lengte bedraagt ruim 4 graden, wat op die afstand overeenkomt met een diameter van 180.000 lichtjaar. Daarmee is hij een echte reus onder de spiraalnevels. Onze eigen Melkweg is slechts 100.000 lichtjaar groot, en de meeste spiraalnevels zijn maar half zo groot als de Melkweg. De enorme afmetingen zorgen ook voor een grote massa. M31 weegt ongeveer 400 miljard keer zoveel als onze Zon, en heeft een lichtkracht van 11 miljard keer de Zon. Dat komt overeen met een absolute magnitude van -20,3. Daarmee klasseert de Andromedanevel zich onder de helderste bekende sterrenstelsels.

Geschiedenis

De eerste melding van de Andromedanevel dateert van het jaar 905. Ook de Perzische astronoom Al Soefi maakte al in de tiende eeuw gewag van het object. M31 werd toen nog "de Kleine Wolk" genoemd. Simon Marius was de eerste die de Andromedanevel met een telescoop ging bestuderen.

De Andromedanevel is lange tijd het onderwerp geweest van een astronomische controverse. Toen de telescopen alsmaar groter en beter werden, bleek dat de nevel een spiraalstructuur vertoonde. Het astronomische wereldje was toen in twee kampen verdeeld: enerzijds de astronomen die geloofden de wazige nevels objecten waren die tot de eigen Melkweg be-hoorden, en anderen die meenden dat sommige van die wazige nevels aparte sterrenstelsels waren. Toen eenmaal de spiraalstructuur van de Andromeda-nevel bekend was, juichte het eerste kamp. De spiraalstructuur kon niets anders zijn dan de accretieschijf die ontstaat bij de geboorte van een ster. Als de spiraalnevel inderdaad een ster in wording was, betekende dit automatisch dat ze tot onze eigen Melkweg behoorde. Aldus werd de Andromedanevel decennia lang verkeerdelijk geklasseerd als een galactische nevel. Maar toen de nevel later ook spectroscopisch onderzocht werd, bleek algauw dat hij uit ontelbare sterren bestond. Bij-gevolg kon het geen galactisch object zijn en moest het wel een apart melkwegstelsel zijn.
Rechts de indeling van de sterrenstelsels volgens Hubble. De Andromedanevel is een Sb sterrenstelsel, net zoals de Melkweg. Deze indeling wordt ook wel het "stemvorkdiagram" genoemd.

In 1923 werden met de 2,5 meter telescoop op Mount Wilson Cepheïden ontdekt in de Andromedanevel. Met behulp van deze sterren kon de afstand tot het stelsel bepaald worden. Toch zaten de eerste schattingen er behoorlijk naast. Edwin Hubble kondigde in 1924 een afstand aan van 900.000 lichtjaar. Verdere studies verfijnden die schatting tot 750.000 lichtjaar. In 1953 werd echter ontdekt dat er twee soorten Cepheïden bestaan, die sterk in lichtkracht verschillen. De Cepheïden in de Andromedanevel waren krach-tiger dan eerder vermoed, en moesten dus op grotere afstand staan. Aldus kwam de afstand op 2,2 miljoen lichtjaar.

Uitzicht

De Andromedanevel wordt gedomineerd door zijn imposante kern, die bijna als een apart elliptisch sterrenstelsel beschouwd kan worden. De kern is ongeveer 12.000 lichtjaar groot en is rijk aan rode en gele reuzensterren. In de kern is bijzonder weinig stof en gas terug te vinden. In de spiraalarmen daarentegen worden veel extreem heldere blauwe reuzen teruggevonden, alsook uitgestrekte heldere en donkere nevelbanden, die uit gas of stof bestaan. Een studie door W. Baade wees uit dat de Andromedanevel meerdere spiraalarmen bevat. Baade zelf ontdekte twee stofarmen in de buurt van de kern, en vijf afzonderlijke spiraalarmen die uit sterrenwolken bestaan. Eén van de meest opvallende sterrenwolken in de Andromedanevel heeft zelfs een apart NGC-nummer gekregen. Het object, NGC 206, bevindt zich in de zuidelijke punt van de Andromedanevel, dicht bij de westelijke rand. Het wordt zichtbaar in 20 cm teles-copen of groter. De afmetingen van deze sterrenwolk bedragen 2900 x 1400 lichtjaar. NGC 206 telt enkele honderdensterren die een lichtkracht hebben van meer dan 10.000 keer de lichtkracht van de Zon. De helderste sterren van deze sterrenwolk halen een absolute magnitude van -7, wat vergelijkbaar is met de lichtkracht van superreuzen zoals Deneb of Rigel (200.000 keer zo helder als de Zon). Dit is dus beduidend meer dan de lichtkracht van de helderste rode reuzen in de kern van M31, die "slechts" een absolute magnitude van -3,5 halen. Naast de heldere blauwe reuzen telt NGC 206 nog ontelbare zwakkere sterren, die van het object een prachtig doelwit maken voor grotere telescopen.

Het eigenlijk centrum van de Andromedanevel ligt ingebed in de grote ellipsvormige kern. Het is een klein gebiedje van slechts 2,5 x 1,5 boogseconden groot dat een sterachtig uitzicht heeft. Dit centrum lijkt erg veel op een supergrote bolvormige sterrenhoop die meer dan 10 miljoen sterren bevat. De dichtheid van de bolhoop is enorm: 50 tot 60 sterren per kubieke lichtjaar. Dat betekent dat de sterren gemiddeld slechts enkele honderden Astronomische Eenheden van elkaar verwijderd zijn. Bij zulke hoge sterdichtheden zijn botsingen tussen sterren niet helemaal uit te sluiten. M31 wordt omcirkeld door een aantal bolvormige sterrenhopen, die qua grootte en helderheid vergelijkbaar zijn met de bolhopen van onze eigen Melkweg. Tot nu toe zijn er ongeveer 140 gevonden. Sommige zijn reeds gedeeltelijk opgelost in afzonderlijke sterren met behulp van de grote telescopen.

Helderheidscurve van een doorsnede van de Andromedanevel. De kern van het stelsel is duidelijk het helderste deel. Toch krijgen we op de plaatsen waar de spiraalarmen zich bevinden plaatselijke helderheidstoenames omdat de sterren hier dichter op elkaar zitten. Naar de randen van het stelsel toe neemt de helderheid sterk af.

In 1912 werd een eerste poging ondernomen om de radiële snelheid van de Andromedanevel te meten. Dat is de snelheid waarmee het stelsel zich van ons verwijderd of naar ons toekomt. Tot grote verrassing van V.M. Slipher, die de eerste metingen verrichtte, vertoonde M31 geen roodverschuiving zoals zijn collega-spiraalnevels, maar een blauwverschuiving ! Dit betekende dat het stelsel naar ons toekwam. Uit de grootte van de blauwverschui-ving kon berekend worden dat de snelheid waarmee M31 op ons afkomt ongeveer 300 km/s bedraagt. Latere metingen ver-fijnden dit resultaat tot 266 km/s. Een groot deel van die snelheid is eigenlijk te wijten aan het onze eigen omloopsnelheid rond de kern van de Melkweg. Wanneer we voor die snelheid gaan corrigeren, komen we tot de slotsom dat de Andromeda-nevel naar ons toekomt met een snelheid van 35 km/s.

M31 is een sterrenstelsel dat behoort tot de Lokale Groep: een cluster van sterrenstelsels waartoe ook onze eigen Melkweg behoort. M31 is het grootste lid van de Lokale Groep. Andere sterrenstelsels die tot deze groep behoren zijn onder andere M33 in het sterrenbeeld Triangulum (Driehoek), NGC 6822 in het sterrenbeeld Sagittarius (Boog-schutter), IC 1613 in het sterrenbeeld Cetus (Walvis), en de ministelseltjes van Fornax en Sculptor. H. Brown en C. Hazard ontdekten in 1950 dat de Andromeda-nevel ook een bron is van radiostraling. Met de grote radio-telescoop van Jodrell Bank vingen ze op een frequentie van 158,5 Mhz een onmiskenbaar signaal op. Het was de eerste keer dat een sterrenstelsel als radiobron gekend werd. Sindsdien zijn van vele andere sterrenstelsels ook radiostralen opgevangen, en tegenwoordig gaat men er van uit dat elk sterrenstelsel in meer of mindere mate een radiobron is.

Begeleiders van M31

De grote Andromedanevel heeft vier kleine, begeleidende satellietstelseltjes. Twee ervan zijn ook onder amateur-astronomen aardig bekend. NGC 221 heeft zelfs een eigen Messier-nummer: M32. Dit stelseltje bevat enkele tientallen miljoenen sterren, en bevindt zich 24 boogminuten ten zuiden van de kern van de Andromedanevel. Le Gentil zou in 1749 de eerste geweest zijn die het stelseltje observeerde. Met een 10cm telescoop of een groter instrument kan ook NGC 205 waargenomen worden, de tweede begeleider die zich 35 boogminuten noordwest van de Andromeda-kern bevindt. Het verschijnt als een iets groter maar vagere vlek dan M32. Er zijn sterke aanwijzingen dat Messier dit object als eerste ontdekte, hoewel hij het niet in zijn catalogus opnam. Zowel NGC 221 (M32)als NGC 205 (M110) zijn kleine, ellipsvormige stelseltjes die voornamelijk populatie II sterren bevatten. Dit zijn oude, rode sterren. Enkel in NGC 205 is nog een kleine stofwolk te vinden waarin enkele populatie I sterren zitten: jonge blauwe sterren.
Rechts een opname van M31 door Leo Aerts. Op het beeld is niet enkel M31 zelf te zien, maar ook twee begeleiders: M110 is de kleinere vlek rechtsboven van M31. M32 daarentegen is de heldere "ster" onder de kern van M31.

De twee andere begeleiders zijn, hoewel ze ook nog enkele miljoenen sterren tellen, beduidend kleiner en zwakker dan NGC 205 en NGC 221. Ze bevinden zich ook verder van het moederstelsel. Ongeveer 7° ten noorden van M31 zijn beide stelseltjes terug te vinden; ze bevinden zich ongeveer 1° van elkaar. Het is niet eenvoudig om deze stelsels waar te nemen, want ze zijn bijzonder zwak. Met een absolute magnitude van -12,8 en -12,5 behoren ze tot de zwakst bekende sterrenstelsels.

M31 in de kijker

De Andromedanevel bevindt zich op een declinatie van 41°, waardoor het object eigenlijk circumpolair is en in onze streken dus altijd boven de horizon blijft. Toch staat hij in het voorjaar tijdens de nachtperiode slechts 2° boven de horizon, waardoor hij verdwijnt in de gloed van de lampen en verstoppertje speelt achter bomen, gebouwen en andere horizonbelemmerde objecten. De beste periode om de Andromedanevel te zien is bijgevolg de herfstperiode, wanneer het stelsel tot bijna in het zenit klimt.

De Andromedanevel is van zesde magnitude, en dus nog zichtbaar voor het blote oog. Zorg er wel voor tijdens uw waarneming op een donkere plaats te staan, zodat ook de buitenregionen van het stelsel niet in de lichtgloed verdwijnen. Met een verrekijker of kleine telescoop worden al snel meer details zichtbaar.
Hieronder een kaart om de Andromedanevel terug te vinden. Vertrekkend van de heldere ster Beta (ß) Andromedae kan men via de sterren µ en v Andromedae tot dicht bij het stelsel komen.

Dit artikel verscheen in Mira Ceti jaargang 3 (1999) nr 5.