De Melkweg, een stad van sterren

De sterren en het heelal hebben mensen al vel duizenden jaren gefascineerd en sinds de uitvinding van de telescoop is de astronomie in een stroomversnelling geraakt. Inmiddels is onze kennis over de sterren en wat zich nog meer in het heelal bevindt aanzienlijk, maar het gevoel van overweldiging en ontzag is er niet minder om geworden.

Ook al zijn er vele miljoenen sterren in ons sterrenstelsel alleen al, een optimistische schatting is dat er niet meer dan 10.000 vanaf de aarde zichtbaar zijn, waarvan minder dan de helft met het blote oog. Interstellair gas en stof ontnemen ons het zicht op sterren die verder weg liggen.

Het begin

We weten dat het universum zoals het nu is, niet altijd bestaan heeft en niet voor altijd zo kan blijven. De huidige, algemeen aanvaarde, theorie is dat zo’n 15 miljard jaar geleden het complete heelal zo klein was dat het niet meer dan de ruimte van een subatomair deeltje innam. Door de Oerknal dijde dit snel uit en werd alle materie verspreidt. Deeltjes klonterden samen en in de loop van miljoenen jaren werden de eerste sterren gevormd. Deze eerste sterren stierven weer na miljoenen jaren en door hun supernova’s werden zwaardere deeltjes gevormd. Dit proces herhaalde zich tot het heelal zijn vorm had die het nu heeft.

Wat is een ster?

Een ster is een gasbol waarin door fusie waterstof omgezet wordt in helium. De energie die hierbij vrijkomt, zorgt voor het licht en de warmte die uitgestraald worden. Sterren worden geboren uit interstellaire gaswolken. Door de zwaartekracht klontert het waterstofgas samen waardoor de grote wolk in kleinere wolken uiteenvalt. De kleinere wolken vormen proto-sterren, die heel snel roteren wat hoge druk en intense hitte wordt veroorzaakt. Dit zorgt ervoor dat de wolk verder in elkaar klapt en er meer waterstof in de kern opgeslagen wordt. Uiteindelijk is de druk hoog genoeg om de fusie van waterstof naar helium op gang te brengen. De massa van een ster bepaald hoe lang de ster in deze stabiele periode blijft. Onze zon heeft een relatief lage massa en daardoor een lange levensduur. De massa heeft ook invloed op de temperatuur en daardoor op de kleur van een ster. Bij een ster met een grote massa kan de temperatuur oplopen tot wel 30.000 graden Celsius, wat een blauw of wit licht oplevert. De temperatuur van onze zon ligt rond de 6.000 graden en geeft een geel licht. De koelste sterren gloeien rood, als dit komt door een lage massa worden ze een rode dwerg genoemd. Als de, relatief, lage temperatuur het gevolg is van ouderdom en de brandstof bijna op is zwelt de stervende ster op en heet dan een rode reus. Aan het eind van zijn leven explodeert de rode reus in een supernova, waarbij de buitenste lagen afgestoten worden. Deze vormen dan een nevel, waar in de loop van miljoenen jaren weer nieuwe sterren uit geboren kunnen worden. De kern die overblijft, is klein en erg dicht en wordt een witte dwerg of een neutronenster. Er zijn ook proto-sterren die nooit heet genoeg worden om tot fusie te komen en deze worden bruine dwergen genoemd.

Wat is een zwart gat?

Als de massa van een ster die door de zwaartekracht in elkaar klapt drie maal zo groot is als de massa van onze zon dan komt er geen einde aan het in elkaar klappen. De zwaartekracht is dan zo groot dat de neutronen in elkaar worden geperst en er ontstaat een zwart gat. Deze dankt zijn naam aan het feit dat niets aan de zwaartekracht van een zwart gat kan ontsnappen, zelfs het licht niet. Je kunt een zwart gat hierdoor niet zien maar wetenschappers hebben methoden ontwikkeld om een zwart gat te vinden door naar de gedragingen van objecten in de omgeving te krijgen. Deze worden beïnvloed door de zwaartekracht van het zwarte gat. Een zwart gat kan ook gevonden worden door de röntgenstraling die het af en toe uitzendt.

Nevels

De term nevel werd ooit gebruikt voor elke wazige vlek aan de nachtelijke hemel. Gebleken is dat sommige hiervan sterrenstelsels buiten de onze zijn. Nu wordt de naam nevel gegeven aan interstellaire gas- en stof wolken. Er zijn verschillende soorten nevels, emissienevels, reflectienevels en donkere nevels. Interstellair gas is meestal onzichtbaar en verhinderd ons het zicht op verder weg gelegen objecten. Op sommige plaatsen, zoals in de band van de Melkweg, is dit te zien als een donkere vlek in de verder met sterren bezaaide hemel en wordt dit een donkere nevel genoemd. Een goed voorbeeld hiervan is de kolenzak, een donkere nevel vlakbij het sterrenbeeld Crux (Zuiderkruis). Als de interstellaire gaswolk zich vlakbij een heldere ster of dicht sterrencluster bevindt kunnen de fotonen van deze ster de interstellaire gassen ioniseren, wat zichtbaar is als licht. Dit wordt een emissienevel genoemd. Emissienevels zijn vaak roodachtig van kleur door de ionisatie van de waterstof in de nevel. Als de nabij gelegen ster niet heet genoeg is om ionisatie van de wolk te veroorzaken wordt het licht van de ster gereflecteerd en verstrooid, vandaar de naam reflectienevel. Deze nevels zijn meestal blauwachtig van kleur door de verstrooiing van het licht.

Sterrenstelsels

Een sterrenstelsel is eigenlijk een stad van sterren. Miljarden sterren die langzaam om een centraal punt draaien. Het sterrenstelsel waar wij in wonen heeft de naam Melkweg gekregen, naar de band van licht die op een melkkleurige penseelstreek lijkt vanaf de aarde gezien. Pas met de uitvinding van de telescoop ontdekte Galileo Galilei dat deze band uit miljoenen afzonderlijke sterren bestaat. De Melkweg is een spiraalvormig sterrenstelsel met in het midden een bolvormig lichaam van sterren om de galactische kern. Om de bult heen is een veel vlakker gebied dat spiraalvormige armen vormt. Ons zonnestelsel bevindt zich in één van die armen, de Orion-arm genoemd, dicht bij de rand van ons sterrenstelsel. De Melkweg heeft een diameter van ongeveer 100.000 lichtjaar en is slechts één van de miljoenen of zelfs miljarden andere sterrenstelsels. Twee nabijgelegen sterrenstelsel zijn de Grote- en de Kleine Magelheanse Wolk, op het zuidelijk halfrond te zien als twee wolkachtige vormen. De galactische kern, het middelpunt van de Melkweg, is niet te zien vanaf aarde omdat stof het zicht erop blokkeert. Wetenschappers geloven dat het midden van de Melkweg, evenals vele andere sterrenstelsels, gevormd wordt door een zwart gat. Naast spiraalvormige sterrenstelsels zijn er ellipsvormige stelsels en onregelmatige stelsels. Onze Melkweg is deel van de Lokale Groep die bestaat uit ongeveer dertig sterrenstelsels. Het Andromeda sterrenstelsel, zo genoemd naar het sterrenbeeld Andromeda waarin het lijkt te staan, is de grootste en onze Melkweg is het tweede grootste stelsel in deze groep.

Bron: Struik pocketguide, Nightskies of Southern Africa by Peter Mack, Starwatching, a southern hemispehere guide to the galaxy by Anthony Fairall, Astronomica by professsor Fred Watson