Sterren & sterrenstelsels
Het heelal zit vol sterren.
Er zijn er miljarden van, elke ster is een grote bol van ongelooflijk heet, lichtgevend gas, dat door de zwaartekracht van de ster bijeengehouden wordt.

Astronomen zijn vooral geïnteresseerd in massa, de hoeveelheid gas waaruit een ster bestaat.
Sterren staan niet verspreid door het heelal, maar zijn geconcentreerd in sterrenstelsels.

Elk ervan bestaat uit enorme aantallen sterren op grote afstand van elkaar.


Sterren, sterrenstelsels en planeten

Sterrenstelsels hebben verschillende vormen en zijn in twee hoofdgroepen te verdelen:
  • elliptische stelsels, deze zijn bol- tot ovaalvormig
  • schijfstelsels, deze hebben een platte draaiende schijf

Elliptisch sterrenstelsel NGC 1132

De schijfstelsels worden weer verdeeld in:
  • spiraalstelsels, deze hebben spiraalarmen aan een heldere bol in het midden
  • balkspiraalstelsels, deze hebben een balkvorm in het midden met aan de uiteinden de spiraalarmen (ons melkwegstelsel is zo'n stelsel)

Spiraalstelsel NGC 5457


Ons melkwegstelsel is een balkspiraalstelsel

Daarnaast bestaan er nog de onregelmatige stelsels, die er chaotisch uitzien en niet onder de andere stelsels vallen.

De Spitzer Space Telescope heeft waargenomen dat jonge dwergsterrenstelsels geboren kunnen worden uit de brokstukken van kosmische botsingen.

Wanneer twee grote sterrenstelsels met elkaar in botsing komen, of elkaar op korte afstand passeren worden getijdenslierten van sterrengas uit de stelsels getrokken.

Zulke gasslierten vormen prachtige gebogen structuren aan weerszijden van de botsende sterrenstelsels.
Uit het weggetrokken materiaal kunnen nieuwe, kleinere sterrenstelsels ontstaan.

Met de infrarood opnamen van de Spitzer zijn aanwijzingen gevonden dat in de slierten van deze dwergsterrenstelsels veel steractiviteit voorkomt.


Op deze foto van de Spitzer zijn dwergstelsels rood en grote sterrenstelsels blauw

De vorming van sterrenhopen is meestal het gevolg van wisselwerking van twee sterrenstelsels waarbij alleen de gaswolken in de stelsels met elkaar botsen en hierbij worden samengeperst.

Het gevolg is een uitbarsting van stervorming, een starburst.

De kans dat twee sterren elkaar raken is gezien de enorme ruimte tussen de sterren verwaarloosbaar klein.

Er zijn miljarden sterrenstelsels.
In sterrenstelsels ontstaan steeds nieuwe sterren.

Ze worden dus gevormd in gigantische wolken van gas en stof, honderden en duizenden sterren ontstaan samen in een groep, waarvan het merendeel uit de twee meest voorkomende elementen in het heelal bestaan, namelijk waterstof en helium.

In sommige groepen drijven de sterren langzaam uiteen, terwijl ze in andere voor altijd dicht bij elkaar blijven.

Grote sterrenstelsels ontstaan door botsingen en versmelten van kleine sterrenstelsels.

Eén van de grote vraagstukken in de sterrenkunde is, dat 96% van het heelal bestaat uit de donkere of ontbrekende materie.

We kunnen deze donkere materie niet waarnemen en weten ook niet waar deze materie uit bestaat.
Deze 96% is verdeeld in 74% donkere energie en 22% donkere materie.
Slechts 4% van het heelal bestaat uit atomen, bouwstenen, dit is materie die we kunnen zien.


96% van deze foto is donkere materie, slechts 4% is wat we kunnen zien

Sterrenstelsels kunnen wel tien keer zoveel donkere materie bevatten als de zichtbare materie.
Er is dus veel meer materie die we niet zien, dan die we wel zien.

In het centrale binnengebied van een sterrenstelsel zien we de zichtbare materie, in het grote buitengebied eromheen, de halo, de donkere materie.

De Hubble Space Telescope is erin geslaagd de verdeling en vervormingen van donkere materie in beeld te brengen.
Wetenschappers hebben hiermee donkere materie van twee sterrenstelsels in kaart gebracht.

De nieuwe resultaten bevestigen de theorie dat de zichtbare sterrenstelsels in zo'n groep zich op plaatsen bevinden, waar de dichtheid van de donkere materie het hoogst is.

Door het bestuderen van groepen sterrenstelsels kan men bepalen hoe de donkere materie is verspreid en hoe het invloed uitoefent op de geboorte en groei van sterrenstelsels.

Het onderzoek laat zien dat sterrenstelsels vaak in paren voorkomen met een onderlinge afstand van minder dan 800.000 lichtjaar.

Donkere materie oefent wel zwaartekracht uit op zijn omgeving, maar zendt geen straling uit.

Het licht van deze heel verre sterrenstelsels, die zich op een afstand van 12 miljard bevinden, worden enigszins vervormd door de zwaartekrachtsinvloed van de donkere materie.

De donkere materie houdt de sterrenstelsels bij elkaar en is niet willekeurig verspreid.
Volgens onderzoek met de VLTI in Chili, komt het in hoeveelheden voor van 30 miljoen zonmassa's.

Dit betekent dat een massa donkere materie nooit kleiner kan zijn dan 1.000 lichtjaar.
Het heelal bestaat voor ongeveer 74% uit donkere materie en 22% uit donkere energie.

Bovendien blijkt donkere materie zich met een snelheid van 9 kilometer per seconde te bewegen en heeft een temperatuur van 10.000 °C.

Dit is een verrassing, want vrijwel alle ruimtemodellen gingen uit van koude donkere materie.


De stersoorten (links naar rechts, niet op grootte): hyperreus, rode reus, gele dwerg, witte dwerg, blauwe reus, bruine dwerg

Soorten sterren: hyperreus, rode- en blauwe reus, witte-, gele- en bruine dwerg


De reuzen zijn tientallen keren zo groot als onze zon, een hyperreus soms duizendmaal zo groot.

Sterren als onze zon behoren tot de hoofdreekssterren en zijn allemaal dwergen, andere typen dwergen zijn nog kleiner.

De namen wijzen op de kleur, temperatuur en grootte van een ster.
Sterren verschillen in helderheid, kleur, grootte, leeftijd en massa.
De zwaarste sterren hebben de kortste levensduur, slechts enkele miljoenen jaren.

Minder zware sterren, zoals onze zon, leven langer, wel miljarden jaren.
Als het waterstofgas van onze zon verbruikt is, zet de zon uit, waarbij haar oppervlak afkoelt en rood wordt.

Dan is de zon een rode reus, honderd keer zo groot als nu.
Uiteindelijk verandert de zon in een planetaire nevel.


De meeste activiteiten van een rode dwerg vinden plaats aan het begin van zijn ontstaan.
Oudere rode dwergen zijn veel minder actief.

Bovendien leven rode dwergen zo lang dat het leven op een planeet tientallen miljarden jaren heeft om zich aan de omstandigheden te passen.

Een rode reus is één van de minst hete sterren, met een temperatuur van 3000 graden Celsius.
Meer dan de helft van de sterren in de zijn rode dwergen, dit zijn kleine zwakke sterren, die in de M-klasse vallen.

Sterren worden ingedeeld op oppervlakte temperatuur.
De zon behoord tot de G-klasse.

Sterren die iets heter zijn vallen in de F-klasse, witte sterren van 10.000 graden, en de iets koelere in de K-klasse, oranje sterren van 5000 graden, Sterren die heter zijn dan de F-klasse leven te kort om op planeten het ontstaan van leven te ontwikkelen, blauwe sterren van 30.000 graden.

Onze zon en andere gele sterren hebben een temperatuur van zo'n 5500 graden Celsius.
De heetste sterren, met een temperatuur van 30.000 graden Celsius zijn blauwe reuzen.
Deze sterren zenden ultraviolet licht uit.

Als een ster begint te sterven blaast ze de buitenste lagen de ruimte in.
Het resterende materiaal trekt samen en vormt een ster ter grootte van de aarde, een witte dwerg.

Een witte dwerg is een stervende lichte ster.
Hij heeft geen gas meer om, om te zetten en houdt binnenkort op met de productie van licht en hitte.

Hij zal langzaam afkoelen en krimpen tot het formaat van de aarde, waarbij zijn materiaal steeds meer wordt samengedrukt, er ontstaat een compacte ster.

Maar hoewel witte dwergen compact zijn, is de dichtheid van een neutronenster vele malen hoger.

De bruine dwerg ontstaat o.a. uit het gas en stof van de Adelaarsnevel.
Als ze niet zwaar genoeg zijn kunnen ze in hun kern geen waterstof via kernfusie omvormen tot helium en produceren ze geen licht of hitte en worden bruine dwergen genoemd.


De Adelaarsnevel

Een supernova vormt het einde van het leven van een hele zware ster, waar een neutronenster van overblijft, een klein superzwaar lichaam.

De neutronenster wordt een pulsar genoemd, een razendsnel ronddraaiende bal neutronen maar met een massa groter dan onze zon, die regelmatig pulsen of lichtgolven uitzendt.

Zo'n neutronenster is omgeven door extreem sterke zwaartekracht- en magnetische velden.
Als de massa daar groot genoeg voor is, ongeveer 5 tot 10 keer zo zwaar als de zon, ontstaat een zwart gat.

Het materiaal van stervende sterren wordt het heelal ingeslingerd.
Daar vormt het een wolk van gas en stof, waaruit zich dan weer nieuwe sterren vormen.


Een zwart gat