SkyFlux
M83 in koud moleculair gas: ALMA brengt het Zuidelijk Windmolenstelsel in kaart
Gepubliceerd op · Bijgewerkt op
Een nieuwe opname van het ALMA-observatorium in Chili toont het spiraalstelsel M83 niet in sterrenlicht, maar in de zwakke radiostraling van koud gas, de grondstof voor nieuwe sterren. Metingen aan dat gas laten zien dat vooral de rotatie, de balk en de spiraalarmen van het stelsel bepalen hoe dicht en hoe warm het gas wordt, en veel minder de jonge sterren.
Een sterrenstelsel, afgebeeld in zijn eigen grondstof
M83, ook wel het Zuidelijk Windmolenstelsel genoemd, staat op ongeveer 15 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Waterslang (Hydra). Op gewone foto’s is het een heldere spiraal van sterren en stof. ALMA, een netwerk van schotelantennes op de hoogvlakte van Chajnantor in de Chileense Andes, ziet iets anders: millimetergolven die moleculen in koude gaswolken uitzenden.
Die wolken zijn belangrijk, omdat bijna elke ster ontstaat wanneer zo’n wolk ineenstort. Zodra sterren beginnen te stralen, verwarmen ze het gas om zich heen en maken ze verdere ineenstorting moeilijker, terwijl de rotatie van het stelsel het gas voortdurend in beweging houdt. Samen bepalen deze effecten hoe snel een sterrenstelsel nieuwe sterren vormt.
M83 is om twee redenen een handig studieobject. Het stelsel lijkt sterk op onze eigen Melkweg, die ook een spiraalstelsel met een balk in het centrum is. En we kijken er vrijwel recht van bovenaf op, zodat de armen, de balk en de ruimten daartussen overzichtelijk naast elkaar liggen, zonder dat ze elkaar overlappen.
De structuur van het stelsel, niet de sterren, bepaalt de toestand van het gas
De opname komt uit een onderzoek onder leiding van Jin Koda, dat in 2025 in The Astrophysical Journal verscheen. Het team bracht koolstofmonoxide (CO), het molecuul waarmee sterrenkundigen koud gas opsporen, in kaart via twee zogeheten spectraallijnen: de straling die het molecuul op twee kenmerkende golflengten uitzendt. Daarbij waren details van ongeveer 150 lichtjaar groot nog te onderscheiden. De lijn met de kortere golflengte hoort bij een hoger energieniveau van het molecuul en is daarom alleen sterk in dichter of warmer gas. Zo werkt de verhouding tussen de twee lijnen als thermometer en tegelijk als maat voor de dichtheid.
Die verhouding volgt de bouw van het stelsel. Ze is laag in de ruimten tussen de armen, stijgt in de armen en de balk en is het hoogst in het centrum zelf. In de armen en de balk betekent die verandering dat het gas ongeveer twee tot drie keer dichter of warmer is dan tussen de armen, of allebei. De stijging is zelfs te zien in delen van de armen waar geen sterren ontstaan: daar zijn het dus de armen zelf die het gas veranderen, en niet de sterren. Rond groepen jonge sterren loopt de verhouding nog verder op, maar alleen plaatselijk.
De auteurs concluderen dat de rotatie, de balk en de armen van het stelsel de toestand van het grootste deel van het gas in de schijf van M83 bepalen, en dat de opwarming door nieuwe sterren beperkt blijft tot hun directe omgeving. Omdat eerder onderzoek naar de Melkweg en andere balkspiraalstelsels tot vergelijkbare conclusies kwam, verwachten de auteurs dat dit patroon bij zulke stelsels veel voorkomt.
Waar en wanneer je M83 kunt vinden
M83 staat op rechte klimming 13h 37m en declinatie −29° 52′. Bij die declinatie komt het stelsel voor waarnemers ten noorden van ongeveer 60° noorderbreedte nooit boven de horizon. Vanuit Amsterdam klimt M83 niet hoger dan ongeveer 8° boven de horizon in het zuiden, dus vanuit het grootste deel van Europa is het lastig te zien. Op het zuidelijk halfrond is M83 een dankbaar object: ten zuiden van ongeveer 60° zuiderbreedte gaat het nooit onder, en rond 30° zuiderbreedte trekt het bijna recht boven je hoofd voorbij.
In oktober staat M83 aan de hemel dicht bij de zon en is het niet waar te nemen. Tegen het eind van het jaar keert het terug aan de ochtendhemel. Half april staat M83 tegenover de zon en bereikt het midden in de nacht zijn hoogste punt. Van mei tot in september is het aan de avondhemel te zien.
Met een schijnbare magnitude van ongeveer 7,5 is M83 een van de helderste spiraalstelsels aan de hemel. Vanaf een plek waar het stelsel ruim boven de horizon komt, is het met een verrekijker te zien, al is het dan alleen een klein, zwak, nevelig vlekje en niet de spiraal van de foto’s. Vanaf gematigde noordelijke breedten is M83 zelfs met een telescoop lastig: Charles Messier, die in 1781 vanuit Parijs waarnam, schreef dat hij het alleen met de grootste inspanning kon zien. Volgens NASA is M83 in juni het gemakkelijkst waar te nemen; dan staat het ’s avonds gunstig. Het koude gas op deze opname is echter niet met het oog of met welke optische telescoop dan ook te zien: het straalt op millimetergolflengten, die alleen radiotelescopen zoals ALMA kunnen opvangen.
Bronnen en licenties
- ALMA Observatory, A swirling galaxy (5 oktober 2026) — De opname, de beschrijving van wat erop te zien is (licht van koude gasmoleculen, de bouwstoffen voor stervorming), 15 miljoen lichtjaar, de gelijkenis van M83 met de Melkweg, het zicht vrijwel recht van bovenaf. Licentie van de afbeelding CC BY 4.0 volgens https://www.almaobservatory.org/en/copyright-notice/ . https://www.almaobservatory.org/en/audiences/a-swirling-galaxy/
- ESO Picture of the Week potw2640a (5 oktober 2026) — De oorspronkelijke publicatie van dezelfde opname, met de link naar het onderzoeksartikel en een vergelijking in zichtbaar licht. https://www.eso.org/public/images/potw2640a/
- Koda, Egusa, Hirota et al., The Astrophysical Journal 986, 29 (2025), Dynamically Driven Evolution of Molecular Gas in the Barred Spiral Galaxy M83 Traced by CO J = 2–1/1–0 Line Ratio Variations — Kaart van de CO-lijnverhouding 2–1/1–0 met een resolutie van 46 pc; lage verhouding tussen de armen, hoog in de balk en de armen (dichtheid of temperatuur 2 à 3 keer hoger), ook in armen zonder stervorming, hoger bij H II-gebieden; de invloed van sterren blijft plaatselijk; de bouw en de rotatie van het stelsel sturen het gas; waarschijnlijk algemeen bij balkspiraalstelsels. https://doi.org/10.3847/1538-4357/add1dc
- NASA Hubble Messier Catalog, Messier 83 — Sterrenbeeld Waterslang (Hydra), schijnbare magnitude 7,5, een van de helderste spiraalstelsels, zichtbaar met een verrekijker, het best te zien in juni. https://science.nasa.gov/mission/hubble/science/explore-the-night-sky/hubble-messier-catalog/messier-83/
- SIMBAD (CDS), M 83 — Positie RA 13h 37m 00,9s, Dec −29° 51′ 57″ (J2000), V = 7,52. https://simbad.cds.unistra.fr/simbad/sim-id?Ident=M83
- JPL Horizons — Positie van de zon op data van oktober 2026 tot juli 2027, gebruikt om te bepalen wanneer M83 waarneembaar is. https://ssd.jpl.nasa.gov/horizons/
- SEDS Messier Database, Messier 83 — Charles Messier nam M83 op 17 februari 1781 vanuit Parijs in zijn catalogus op en schreef dat het stelsel “alleen met de grootste inspanning” te zien was; vanaf gematigde noordelijke breedten een van de moeilijkste Messierobjecten. http://www.messier.seds.org/m/m083.html
