Sterren en sterevolutie
Op het eerste gezicht ziet de sterrenhemel er onveranderlijk uit, dit in tegenstelling tot
onze eigen wereld. Maar al in het verre verleden zagen astronomen soms plotseling een ster
opvlammen, een nieuwe ster of 'nova', die het ideale beeld van de hemel verstoorde.
Nu weten we dat sterren reusachtige gasbollen zijn, die in hun binnenste energie opwekken d
oor kernfusiereacties. Het grootste deel van hun leven verbranden sterren waterstof en
veranderen ze uiterlijk niet zo veel. Dat verandert echter drastisch als de waterstof in de
kern opraakt en een ster andere energiebronnen moet aanboren. Een ster zwelt dan op tot rode
reus of rode superreus. De lichtere rode reuzen (tot ca. 8 zonsmassa's) verliezen in die
tijd veel massa en zullen eindigen als witte dwergster. De zwaardere rode superreuzen zullen
uiteindelijk als 'supernova' exploderen waarbij een neutronenster kan ontstaan.
Het novaverschijnsel uit de oudheid blijkt niets te maken te hebben met de vorming van
sterren, maar eerder met hun einde. De vorming van sterren is een proces dat plaatsvindt
in donkere gas- en stofwolken. In zichtbaar licht is hier weinig van terug te vinden.
Infrarood-satellieten kunnen echter diep in deze wolken kijken en de jonge sterren
zichtbaar maken.
Dankzij de vele 'vensters' in het elektromagnetische spectrum waarover de astronomen
tegenwoordig beschikken, is onze kennis over het leven van sterren de afgelopen
tientallen jaren ontzettend gegroeid. En tegenwoordig biedt de Hubble-ruimtetelescoop en
de Spitzer-infraroodruimtetelescoop ons een directe kijk op processen waarover vroeger
slechts gespeculeerd kon worden.
N.B. Deze lezing kan qua niveau worden aangepast aan de doelgroep. Het past
ook prima in het verband van een grotere cursus, waarbij desgewenst de inhoud kan worden
aangepast, bijvoorbeeld met meer zon (Titel: Zon en sterren) of minder sterevolutie, waarbij het
accent meer komt te liggen op de uiterlijke kenmerken van sterren (Titel: De sterren).
Supernovae
Op het eerste gezicht ziet de sterrenhemel er onveranderlijk uit, dit in tegenstelling
tot onze eigen wereld. Maar al in het verre verleden zagen astronomen soms plotseling een ster
opvlammen, een nieuwe ster of 'nova', die het ideale beeld van de hemel verstoorde.
Nu weten we dat sterren reusachtige gasbollen zijn, die in hun binnenste energie opwekken
door kernfusiereacties. Het grootste deel van hun leven verbranden sterren waterstof en
veranderen ze uiterlijk niet zo veel. Dat verandert echter drastisch als de waterstof in de
kern opraakt en een ster andere energiebronnen moet aanboren. Een ster zwelt dan op tot rode
reus of rode superreus. De lichtere rode reuzen (tot ca. 8 zonsmassa's) verliezen in die tijd
veel massa en zullen eindigen als witte dwergster. De zwaardere rode superreuzen zullen
uiteindelijk als 'supernova' exploderen waarbij een neutronenster of zwart gat kan ontstaan.
Tot 1987 hadden we nog nooit een supernova gezien voordat deze tot ontploffing kwam. Maar
op 24 februari 1987 werd de sterrenkundige wereld verrast door een heldere supernova in de
Grote Magelhaense Wolk. Deze ster was al eerder bestudeerd en bleek vreemd genoeg een blauwe
superreus te zijn geweest. Juist vanwege dit afwijkende gedrag weten we nu veel meer supernovae.
Sinds enkele jaren wordt er gespeculeerd over een nieuwe klasse van zeer heldere supernovae,
de hypernovae. Deze zijn waarschijnlijk de verklaring voor de zogenaamde gammabursters.
Het kleurrijke heelal van de Hubble-telescoop
Op aarde wordt ons zicht op de sterrenhemel altijd bemoeilijkt door de atmosfeer. Niet alleen
wolken hinderen het zicht, maar de lucht zelf absorbeert het licht bij interessante golflengten.
Bovenal echter versmeert de bewegende lucht het beeld, waardoor er een grens is aan de scherpte
van aardse telescopen. De oplossing is een telescoop in de ruimte. De eerste serieuze plannen
hiervoor stammen uit de jaren zeventig en in de jaren tachtig werd de ruimtetelescoop,
vernoemd naar de Amerikaanse kosmoloog Edwin Hubble, daadwerkelijk gebouwd. Door de ramp
met het ruimteveer Challenger moest de lancering echter worden uitgesteld.
Na de lancering in 1990 leek het peperdure project een volslagen mislukking omdat de hoofdspiegel
niet goed geslepen bleek te zijn, maar sinds de reparatie in december 1993 levert de telescoop
een constante stroom haarscherpe beelden. Bijna wekelijks stuurt de PR-afdeling van het Space
Telescope Science Institute persberichten met nieuwe resultaten de wereld in. De ruimtetelescoop
heeft ons een nieuwe kijk gegeven op het ontstaan en de dood van sterren, de planeten in ons
eigen zonnestelsel zowel als de grote structuren in het heelal.
Regelmatig onderhoud en verbeteringen hebben er voor gezorgd dat de telescoop lange tijd goed
heeft kunnen functioneren. Nog steeds is hij in gebruik, maar door problemen met de gyroscopen
is zijn toekomst steeds ongewisser en ook sommige astronomische detectors doen het intussen
niet meer. Na de ramp met het ruimteveer Columbia zag het er lange tijd naar uit dat de
laatste onderhoudsmissie definitief geschrapt zou worden, maar in na lang beraad heeft men toch
besloten door te zetten. In mei 2009 vond deze succesvolle plaats. Men hoopt nu dat Hubble
nog bruikbaar blijft tot ver in het volgende decenium.
|
|
De toekomst van ons zonnestelsel
Ongeveer 4,5 miljard jaar geleden is de zon met zijn planetenstelsel ontstaan uit een
grote samentrekkende gaswolk. Sindsdien schijnt de zon met een opmerkelijk constante helderheid,
maar schijn bedriegt. In die tijd is de zon zo'n 10% in helderheid toegenomen. Dat het hier op
aarde niet evenzeer warmer is geworden, ligt vooral aan de temperatuurshuishouding van onze
planeet. Maar uiteindelijk zullen we hier op aarde de effecten gaan merken. Ofschoon de zon
nog ruim 5 miljard door kan gaan met waterstof verbranden in zijn kern, wordt het waarschijnlijk
over 1 miljard jaar al te heet op aarde om leven mogelijk te laten zijn. Maar Mars warmt tegen
die tijd geleidelijk op en krijgt een geschikter klimaat om leven te onderhouden. Nog warmer
wordt het als de zon opzwelt tot rode reus. Mercurius, Venus en waarschijnlijk ook de aarde
zullen door de reus worden dood gekookt en opgeslokt. Maar de ijsmanen van de reuzenplaneten
zullen dan juist smelten en grote oceanen krijgen. Maar uiteindelijk eindigt de zon als een
afkoelende witte dwerg, en de resterende planeten en manen gaan tegen die tijd opnieuw,
en nu voorgoed, in de diepvries.
In deze tijd zal echter ook de omgeving van de zon veranderen. De Andromedanevel beweegt
langzaam maar gestaag naar onze eigen melkweg en uiteindelijk zullen deze twee stelsels
samensmelten. Bij zo'n versmelting worden vele sterren weggeschoten uit de stelsels en daar
zou ook onze zon bij kunnen horen. Tot slot zullen we speculeren over de verre toekomst
van het heelal en de gevolgen voor onze zon -- of voor wat daar dan nog van over is.
Grote optische telescopen
Regelmatig worden we verrast door steeds weer mooiere foto's gemaakt door de
Hubble-ruimtetelescoop. Toch is die ruimtetelescoop maar een betrekkelijk klein instrument
met een spiegeldiameter van 2,5 meter. Maar omdat hij boven de dampkring waarneemt, kan hij
ongestoord veel scherper kijken dan enig andere telescoop. Zijn lichtverzamelend vermogen is
echter slechts klein vergeleken met grote telescopen op aarde, en die aardse telescopen worden
steeds groter.
Dankzij nieuwe technieken zijn de afgelopen jaren telescopen verwezenlijkt met spiegeldoorsnedes
van wel 8 tot 10 meter. Veel van deze telescopen zijn primair bedoeld voor spectroscopisch
onderzoek, maar o.a. met ESO's Very Large Telescope (VLT) worden ook prachtige foto's gemaakt.
Maar hier eindigt de ontwikkeling niet: NASA werkt aan een nieuwe, veel grotere ruimtetelescoop,
terwijl diverse groepen plannen hebben voor telescopen met diameters van tientallen meters.
Zo heeft ESO plannen voor een optische telescoop met een diameter van wel 100 meter.
We kijken in deze deze lezing niet alleen naar heden en toekomst van de grote telescopen,
maar kijken ook terug op het verleden, waarin ieder tijdvak zijn eigen grote telescopen kende.
De zon
De zon lijkt op het eerste gezicht een wat saaie ster, wat voor het leven hier op aarde
waarschijnlijk alleen maar gunstig is. Toch ondergaat onze zon veel veranderlijke
verschijnselen, maar gelukkig hebben wij daar niet zo'n last van. Tegelijk is de zon ook de
bron van energie die het leven hier op aarde mogelijk maakt.
Deze voordracht geeft een inleiding in de zon: hoe hij er uit ziet, hoe hij van binnen
in elkaar zit, hoe hij geboren is en ooit aan zijn eind zal komen. Ook komen zonsverduisteringen
uitgebreid aan bod.
N.B. Dit inleidende verhaal wordt regelmatig gebruikt in cursussen sterrenkunde.
Kosmische raadselen
Wat kosmische raadselen zijn is voor iedereen weer anders. Zwarte gaten, donkere materie, leven in
het heelal, of hoe werkt mijn draaibare sterrenkaart? De spreker heeft voor deze voordracht
een bonte verzameling onderwerpen uit de sterrenkunde bijeengebracht die kort aan bod komen en die de
toehoorders vaak met meer vragen achterlaten dan waarmee werd begonnen. Maar de keuze van
onderwerpen mag door de toehoorders worden bepaald, als de vragen tijdig voor de voordracht
worden aangeleverd. En we hoeven dan niet per se te kijken naar exotische onderwerpen. Ook
praktische vragen uit de amateursterrenkunde zijn welkom.
N.B. Dit verhaal wordt regelmatig gebruikt als afsluiting van cursussen sterrenkunde.
Terug naar startpagina
|