de melkweg

Wij leven op aarde, een planeet die is ontstaan - samen met zijn 'broertjes & zusjes', de andere planeten - uit een schijf stof die 'overbleef' bij de vorming van de zon. De zon is een ster, een van de twee- tot vierhonderdmiljard sterren uit onze Melkweg. De Melkweg op zijn beurt, is een sterrenstelsel, een gebied in het heelal waar zich een grote concentratie aan sterren bevindt. 'Concentratie' is eigenlijk een groot woord, de ster die het dichtst bij ons staat, Proxima Centauri, is nog altijd 4,22 lichtjaren (zo'n 40.000 miljard kilometer - 40.000.000.000.000 km..) ver weg.. Dit betekent dat het licht dat door Proxima Centauri wordt uitgezonden, er 4,22 jaar over doet om ons te bereiken. Ter vergelijking: het licht van de zon doet er ongeveer 8 minuten over om op aarde te komen.
Maar zelfs in de Melkweg zijn sterren dik gezaaid, in vergelijking met de 'lege' gedeelten van het heelal, en de dichtheid wordt richting het centrum van de Melkweg groter. We kunnen de Melkweg van de zijkant zien als een soort vage witte vlekkerige band aan de nachtelijke hemel. Het centrum is niet zichtbaar door de grote hoeveelheden donker stof die zich tussen ons en het centrum bevinden.
Ons Melkwegstelsel is ook niet alleen: op dit moment wordt het aantal sterrenstelsels in het heelal geschat op 100 tot 200 miljard. Het totaal aantal sterren is dan ook duizelingwekkend groot.. Maar er zijn niet alleen sterren: ook nevels, zwarte gaten, ontplofte en gestorven sterren.

Een sterrenstelsel heeft over het algemeen een herkenbare vorm, zoals ook ons Melkwegstelsel is: een verdikking in het midden met spiraalarmen die er omheen draaien. Er zijn stelsels met twee of meer armen, en soms 'botsen' stelsels tot een onherkenbare vorm. Het dichtstbijzijnde sterrenstelsel (tussen de 2,4 en 2,9 miljoen lichtjaar ver weg) behalve de Melkweg is Andromeda, in de buurt van de Melkweg vooral in de zomer te zien als vage vlek. De verwachtingen zijn dat Andromeda over ongeveer 5 miljard jaar in botsing zal komen met de Melkweg, alhoewel dat met minder geweld zal gaan dan het lijkt. Sterrenstelsels bewegen zo langzaam en er is zoveel lege ruimte tussen de sterren in het stelsel dat wij - als we er dan überhaupt nog zijn - er weinig van zullen merken. Het uitzicht zal echter wel spectaculair zijn!
Sombrero-sterrenstelsel en twee 'botsende' stelsels.

de geboorte van een ster

Sterren ontstaan uit wolken materie, die zich op diverse plekken in het heelal bevinden, die samentrekken onder invloed van zwaartekracht en middelpuntzoekende kracht. Dit kan gebeuren doordat bijvoorbeeld een schokgolf van een nabij gelegen ontploffende ster een en ander in gang zet. De wolk gas en stof bestaat voornamelijk uit waterstof, helium en enkele andere, zwaardere, elementen. Het geheel gaat ronddraaien en de druk en hitte in het centrum worden steeds groter. Zo ontstaat een protoster in het midden en een schijf ronddraaiend stof er omheen. Op een bepaald moment worden druk en temperatuur zo hoog dat spontaan een kernfusie-reactie begint en waterstofatomen tot de zwaardere heliumatomen samensmelten. Hierdoor wordt de 'motor' van de ster 'aangezet' en begint hij te stralen, licht en warmte uit te zenden. Materie die niet door zwaartekracht in de ster gevallen is, klontert samen tot planeten. Doorgaans ontstaan er een paar grote planeten, zoals bij ons Jupiter, die veel van het aanwezige materiaal opslokken, en een aantal kleinere. Brokstukken die overblijven vormen een planetoïdengordel, zoals de "Kuipergordel" in ons zonnestelsel. Niet alle protosterren lukt het om een echte ster te worden, sommige hebben gewoonweg niet genoeg massa om kernfusie in gang te zetten. Dergelijke 'sterren' worden bruine dwergen genoemd.

Op de foto rechts is zo'n stervormende nevel te zien. De meeste materie is donker stof, maar bovenin is te zien dat er sterren en gaswolken zijn gaan stralen (een zogenaamde open sterrenhoop), die het geheel sprookjesachtig verlichten. De grootte van deze pilaar is enorm: dit is slechts een klein stukje (van tientallen lichtjaren hoog) van een nevel van ongeveer 70 bij 55 lichtjaar.. Een andere beroemde stervormende nevel, die met het blote oog als vage vlek te zien is, is de Orionnevel (M42, foto links).

Onder een van de mooiste foto's ooit door de Hubble Space Telescope gemaakt: een uniek kijkje in het heelal waar meerdere elementen die ik zojuist hebt genoemd, te zien zijn: wolken stof, een nevel waarin nieuwe sterren ontstaan, jonge sterren (blauw van kleur) en oude (rood van kleur), en complete sterrenstelsels in de verte (de vlekken met een ovale vorm). Een juweel met diamanten is niet mooier dan dit!

Het einde van een ster

Jonge sterren zijn meestal heet, en daardoor blauwig van kleur. Oudere sterren branden minder heftig en kleuren vaak naar rood. Grofweg zijn er drie soorten sterren: lichte, 'gewone' en zware sterren, die alledrie op een ander manier aan hun eind komen. Lichte sterren hebben een bijna oneindig lang leven, ze blijven als zwak rood lichtje maar voortgaan en voortgaan.. De rode dwergen, zoals ze genoemd worden, die bekend zijn, zijn zo oud als het heelal zelf, en het is niet bekend wat er gebeurt als al hun brandstof een keer echt op raakt, omdat dit gewoon nog niet is voorgekomen.

Middelgrote sterren, zoals onze zon, maken een complex proces van krimpen en zwellen door bij hun einde. De kern krimpt waarbij door kernfusie meer helium ontstaat en de hitte toeneemt, en de buitenste lagen van de mantel nemen juist enorm in omvang toe. Onze zon zal tegen die tijd planeten, waaronder de aarde, in zich opslokken. De temperatuur van de ster zakt, waardoor hij een rode kleur krijgt. Zo'n ster wordt rode reus genoemd. Dan komt er een periode waarin het aanwezige helium omgezet wordt in koolstof en zuurstof, en zal de ster vrij helder stralen. Na deze stabiele periode zal de ster in omvang verder toenemen en uiteindelijk 'exploderen', de buitenste lagen van de ster worden weggeblazen. De weggeblazen lagen zijn soms voor ons zichtbaar, en worden "planetaire nevel" genoemd (zie foto van NGC 6751). Wat overblijft van de ster is een witte dwerg, die nauwelijks meer straalt en warmte afgeeft, en langzaam afkoelt tot het een zwarte dwerg is.

Heel zware sterren, met een massa van bijvoorbeeld tien keer die van de zon, komen ook in een complex proces terecht waarbij in de kern van de ster niet alleen koolstof en zuurstof, maar uiteindelijk nog zwaardere elementen, tot ijzer aan toe, gevormd worden. Wanneer de dichtheid van de ijzeren sterkern een kritieke grens bereikt, implodeert, kort door de bocht gezegd, de sterkern, waarna de buitenste lagen met onvoorstelbaar enorme kracht exploderen. Dit is een van de meest spectaculaire en gewelddadige gebeurtenissen in het heelal. Zo'n ster, die gedurende enige tijd met zeer grote helderheid zal stralen, wordt dan supernova genoemd. Wat dan in de kern overlijft is een zeer compacte neutronenster, of eventueel een zwart gat.

De mooiste zware rode reus aan de hemel op dit moment is Betelgeuze, in het sterrenbeeld Orion (links bovenin het trapezium. De rode kleur is in het echt met het blote oog goed te zien, de foto rechts is denk ik een zwart-wit foto..). Betelgeuze staat letterlijk op het punt een supernova te worden, maar in kosmische termen kan dat nog duizenden jaren duren.
De Orionnevel bevindt zich in het midden van het onderste trapezium, onder Orions "gordel" van drie sterren.

Nog zwaardere sterren (bijvoorbeeld honderd keer zo zwaar als de zon) leven maar zeer kort en vallen snel weer uiteen & ook ineen tot een zwart gat. Een zwart gat (singulariteit) is een punt waar de dichtheid en zwaartekracht zo groot zijn dat zelfs licht niet kan ontsnappen, en daarmee is het ook niet zichtbaar. Men denkt dat ook in de centra van sterrenstelsels zich zwarte gaten bevinden.

Deep space

De Hubble Space Telescope, gelanceerd in 1990, is verantwoordelijk voor de meeste foto's op deze pagina. Hij is vernoemd naar Edwin Powell Hubble, een van de grootste pionieren van de moderne astronomie. De telescoop draait in een baan om de aarde en maakt met zijn spiegel/lens van 2,4 meter doorsnee de meest prachtige foto's van het heelal. Doordat Hubble zich hoog boven de aarde bevindt (569 km), wordt zijn uitzicht niet verstoord door de atmosfeer van de aarde, die anders voor verstoring en vertroebeling van het beeld zou zorgen. Door zijn grote lens kan De Hubble heel ver kijken. Daardoor kunnen sterrenstelsels die relatief dichtbij staan, zeer gedetailleerd worden weergegeven. Maar ook kan de Hubble inzoomen op een klein, ogenschijnlijk 'leeg' stukje heelal, en dan zie je dit:
Ieder vlekje op deze foto, "Hubble Deep Field" genoemd, is een compleet sterrenstelsel, dat zo ver weg staat, dat het licht er miljarden jaren over heeft gedaan om ons te bereiken! Sommige stelsels zijn pas een miljard jaar na de oerknal ontstaan, en zijn dus minstens 12 miljard jaar oud.. Mogelijk bestaan ze zelfs al lang niet meer, en arriveert hun licht bij ons lang nadat de bron is uitgedoofd. Dit is letterlijk terugkijken in de tijd!

Alle foto's op deze pagina zijn gemaakt door de Hubble Space Telescope, die in dienst staat van zowel de NASA als ESA. Foto's van de Hubble worden rechtenvrij verstrekt vermits de ESA maar als bron genoemd wordt. Bij deze dus.. Alle foto's van de Hubble die gepubliceerd zijn, zijn te vinden op The European Homepage for the NASA/ESA Hubble Space Telescope.