Astro-blog 12: De geboorte van een ster

Even de natuur in? Kijk vanavond als het helder is, eens naar boven. Astro-blog houdt u op de hoogte van wat er zoal te zien is.

9 januari 2009

Gelukkig nieuwjaar! Weet u het zuiden nog te vinden? Het is de richting waar de zon tussen de middag staat. 's Avonds om 23:00 staan in diezelfde richting, maar dan hoger, drie even heldere sterren op een schuin rijtje naast elkaar. De hoogte van dit rijtje boven de horizon is ongeveer vier vuistbreedten op armlengte afstand, de lengte van het rijtje is twee vingerbreedten. In de bovenstaande illustratie ziet u het genoemde rijtje in de "taille" van de zandloper. De hele zandloper is het sterrenbeeld Orion. Deze mythische jager joeg op de Pleiaden uit de vorige astro-blog. Tot nu toe tevergeefs, gelukkig. Het rijtje van drie sterren in de taille wordt de gordel van Orion genoemd.

Afzakkend van de gordel naar beneden vindt u het zwaard van Orion, op het eerste gezicht een vertikaal rijtje van drie lichtjes. Een donkere waarneemplek en/of een verrekijker onthult dat het middelste lichtje geen ster is maar een nevel: M42, de Orion nevel. Op de inzet links bovenaan de illustratie ziet u een schets van de Orion nevel zoals hij eruit ziet door een kleine telescoop. Links en rechts zijn verwisseld, een eigenschap van veel astronomische telescopen. Op een donkere plek tijdens een maanloze nacht geeft een goede verrekijker een vergelijkbaar (maar niet gespiegeld) beeld. Onder en boven de Orion nevel ziet u op de ingezette schets de andere twee lichtjes van het zwaard, die elk uit twee sterren blijken te bestaan.

De Orion nevel en de eerder besproken Andromeda nevel zijn de bekendste nevelachtige objecten aan de nachthemel. Behalve hun bekendheid hebben ze echter weinig gemeen. De Andromeda nevel is een spiraalvormig melkwegstelsel, ver buiten onze eigen melkweg. Net als onze eigen melkwegstelsel bestaat de Andromeda nevel uit miljarden sterren (zie astro-blog 5 voor verdere details). De Orion nevel daarentegen is een nevelachtig object bìnnen onze eigen melkweg, honderden malen dichter bij en honderden malen kleiner dan de Andromeda nevel. Het licht van de Andromeda nevel deed er, voortsnellend met 300.000 km per seconde, meer dan 2 miljoen jaar over om ons te bereiken, het licht van de Orion nevel "maar" 1300 jaar. De Orion nevel is een amorfe wolk waterstofgas, zo groot dat het licht er 42 jaar over doet om van de ene naar de andere kant te reizen. Die wolk is de geboorteplaats van sterren en planeten.

Experiment: Ga op een draaibare burostoel zitten, strek uw armen uit (neem genoeg ruimte!) en geef uzelf met uw voeten eenmalig een zet zodat de stoel langzaam begint rond te draaien. Trek nu uw armen en handen dicht tegen uw lichaam aan. De draaisnelheid neemt toe. Strek ze weer uit. De draaisnelheid neemt weer af.

Wat u zojuist voor uzelf hebt gedemonstreerd is de wet van behoud van draaiing ("impulsmoment" noemen natuurkundigen het): Indien een draaiend stelsel van verbonden massa's kleiner wordt, neemt de draaisnelheid toe. Wordt het groter, dan neemt de draaisnelheid juist af. U bent nu in een positie om het ontstaan van sterren en planeten gedeeltelijk te begrijpen. Maak u geen zorgen over dat "gedeeltelijk". Ook de grootste natuurkundigen begrijpen dingen maar gedeeltelijk. Het gaat mijns inziens om het spel, niet om de knikkers. Alle natuurkundige verhalen in deze blog zijn uitsluitend bedoeld als excuus om gewoon lekker buiten naar de hemel te staren, u te verwonderen en ervan te genieten.

Gegeven: Een wolk waterstofgas, hier en daar met wat langzame wervelingen, een beetje zoals de wolken in de lucht. Er is echter een verschil. Op wolken in de lucht werken allerlei verstorende krachten, zoals de wind. Op de wolk waterstofgas in het heelal werkt maar één kracht die niet te verwaarlozen is: de zwaartekracht. Omdat het waterstofgas nooit helemaal gelijk over de ruimte verdeeld is, vormen zich door de zwaartekracht plaatselijk verdichtingen in het gas. Naarmate deze verdichtingen verder samentrekken tot klonten, neemt de snelheid van de aanvankelijke wervelingen toe: De klonten krijgen een aanzienlijke rotatiesnelheid, net als u in uw burostoel.

Met het steeds meer samentrekken van de klonten gas nemen temperatuur (snelheid van moleculen) en druk (aantal en hevigheid van botsingen) steeds sterker toe. Door de grote hitte beginnen de gasklonten te stralen: Het licht gaat aan. De inzet links onderaan de illustratie laat drie van die stralende klonten zien, gefotografeerd door de Hubble Space Telescope. Op een gegeven moment zorgt de druk voor evenwicht met de zwaartekracht en trekt zo'n gasklont, nu een prille ster, niet verder samen. De hoge druk en de enorme energie, schuilend in de inmiddels zeer hoge temperatuur, zorgen ervoor dat in het binnenste van die ster kernreacties gaan plaatsvinden die "het vuurtje brandend houden".

GEDACHTENexperiment: Ga op een denkbeeldige burostoel zitten met in elke hand een denkbeeldige schaal met denkbeeldige yoghurt. Breng uzelf aan het draaien en trek uw armen naar u toe. De draaisnelheid neemt toe en de denkbeeldige yoghurt spat in het rond. Geen nood, denkbeeldige vlekken zijn gemakkelijker te verwijderen dan echte.

Zo worden planeten gevormd. Ze spatten van de draaiende gaswolk af, naarmate de rotatiesnelheid toeneemt. Planeten zijn relatief klein. Daardoor worden temperatuur en druk niet hoog genoeg voor kernreacties. Geleidelijk aan koelen ze af, comfortabel van buitenaf verwarmd door de jonge ster waar ze omheen cirkelen, in hun baan gehouden door de zwaartekracht (anders gingen ze rechtdoor het heelal in).

En dan? Tja, als we dat eens wisten... Feit is dat we er op de één of andere manier gekomen zijn, met bewustzijn en al. Dat laatste is wat mij betreft het grootste raadsel, ook waar te nemen op een bewolkte avond.

JdeH