Het Heelal herbergt nog ontelbare geheimen waaronder de vraag hoe sterren gemaakt worden. Nederland heeft wereldwijd al jarenlang een uitmuntende reputatie op het gebied van het vervaardigen van waarnemingsapparatuur voor ruimteonderzoek.

Over enkele maanden zal de Herschel satelliet van de ESA worden gelanceerd met aan boord de zogenaamde HIFI en daarmee krijgen de sterrenkundigen een wetenschapskanon van formaat in handen.

De centrale vraag die aan de orde is: hoe worden sterren gemaakt?

Onder leiding van SRON (Stichting Ruimte Onderzoek Nederland) bouwden 23 instituten uit 12 verschillende landen de afgelopen 15 jaar aan dit project. Wellicht is dit het meest complexe instrument dat ooit in Nederland werd gebouwd. Herschel is ook de grootste ruimtetelescoop die tot nu toe werd gebouwd. Met een spiegel van 3,5 meter doorsnee gaat hij infraroodstraling opvangen van koude en ver weg gelegen objecten in het heelal. Herschel is ook de enige ruimtetelescoop die kan waarnemen in nagenoeg onverkende golflengten. 

Wat gaan we meten?

 

Het Heelal presenteert zich in veel meer golflengten dan de alleen voor het menselijk oog zichtbare spectrum. Ultraviolet,-, röntgen, infrarood- en radiogolven vertellen binnen het spectrum elk hun eigen verhaal over het ontstaan en vergaan van sterren.

In een spectrum laten moleculen en atomen zich verraden door een zogenaamde emissielijn. Een emissielijn is een zogenaamde spectraallijn, een smal kleurgebied waarin een voorwerp helderder schijnt dan bij andere nabije kleuren. Het schijnen van een voorwerp is het uitzenden van licht of andere elektromagnetische straling. Een voorwerp kan licht uitzenden wanneer atomen in het voorwerp energie verliezen. Dit gebeurt wanneer een elektron van een hoger energieniveau tot een lager energieniveau vervalt. Anderzijds kan licht van een ster ook geabsorbeerd worden door moleculen en atomen in zijn omgeving, dat heet een absorptielijn.

De techniek

Een van de drie instrumenten aan boord is het Heterodyne Instrument for the Far Infrared (HIFI). De straling uit het heelal waar HIFI naar kijkt is van een heel hoge frequentie, zogenoemde terahertzstraling. Een probleem bij de verwerking van deze hoogfrequente straling is het feit dat er geen elektronica bestaat die zo snel kan werken. Daarom wordt de straling in HIFI gemengd met een kunstmatig in de satelliet opgewekt signaal. Zo ontstaat, net als bij geluid, een zweeftoon, die een stuk lager is in frequentie en daardoor goed te verwerken is, terwijl alle wetenschappelijke informatie behouden blijft.

De enorme hoofdspiegel van Herschel (met een diameter van 3,5 meter de grootste satellietspiegel tot nu toe) vangt de straling uit het heelal op. De straling komt via een tweede spiegel terecht in het brandpunt, waar de wetenschappelijke instrumenten zitten. Het grootste deel van HIFI bevindt zich in de centrale cryostaat van Herschel. De cryostaat is in feite een enorme ‘thermosfles’, maar dan met een zeer koude vloeistof gevuld: 2200 liter supervloeibaar helium. Dit zorgt ervoor dat delen van HIFI op een constante temperatuur worden gehouden van 2 tot 10 graden Kelvin. Naast HIFI zitten er twee andere instrumenten in de cryostaat, te weten PACS en SPIRE.

Tot zover de techniek. Maar wat gaat al dit moois nu opleveren? In (de schoolmeester van) Jip en Janneketaal het volgende:

Van ruimtegas naar ster?

Als je 's avonds naar de sterrenhemel kijkt zie je heel veel sterren en daartussen zie je zwart. Er lijkt niets te zitten maar dat is slechts schijn. Er bevindt zich gas tussen de sterren. Het gas straalt slechts op golflengtes die ons menselijk oog niet kan zien. Naarmate de massa van een moleculaire gaswolk door omstandigheden groeit, krijgt het op een gegeven moment genoeg dichtheid om door de zwaartekracht zichzelf bij elkaar te kunnen houden. Het wordt dan een individuele interstellaire wolk. In deze wolken zijn sterrenkundigen geïnteresseerd want hieruit worden sterren gevormd.

Zwaartekracht

Het magische woord in stervorming is zwaartekracht. Als je maar genoeg massa vergaart in zo’n interstellaire wolk, dan stort hij op een gegeven moment door zijn eigen gewicht spontaan in tot een veel compacter object. De druk en de temperatuur nemen door het samenpersen steeds verder toe, er ontstaat kernfusie en waterstofatomen smelten samen tot helium. Hij gaat dan zelf energie produceren en stralen. Net als de wolk is de ster door zijn hoge temperatuur gas.

Massa

Als de massa van de interstellaire wolk toeneemt, zal met de toenemende dichtheid de temperatuur oplopen. Als tijdens de ineenstorting van de interstellaire wolk de bindingsenergie veroorzaakt door de zwaartekracht behouden zou blijven, dan zou de temperatuur te snel oplopen. De thermische druk zou dan de zwaartekracht tegenwerken en daarmee de ineenstorting van de wolk tegenhouden. De dichtheden die nodig zijn voor een ster worden dan namelijk niet bereikt.

Koeling

Koeling is noodzakelijk voor stervorming, maar in de tijd dat de eerste sterren ontstonden was er nog helemaal geen H2O. Zuurstof ontstond pas door de eerste sterren. Het hele kleine beetje waterstof (H2) dat gevormd werd gaf toch een zekere mate van koeling. Dat was net voldoende om de koeling noodzakelijk voor de ineenstorting van de interstellaire wolk mogelijk te maken. Het bleef echter wel heet en dus ontstonden er alleen maar hele zware sterren.

Onze zon en andere zonnen

Er zijn sterren die een lage massa hebben: de massa van een zon of lichter, en sterren die significant zwaarder zijn: 10 of meer zonmassa's van onze eigen zon. Terwijl een wolk ineenstort, fragmenteert hij. Delen van de wolk beginnen voor zichzelf en kunnen ook ineenstorten. Zo ontstaan er groepjes van sterren uit een wolk. De mate van fragmentatie is een fundamenteel probleem binnen de sterrenkunde. Er worden vooral lichte sterren gemaakt. Een ster als onze zon is zo’n typische ster. Slechts een heel klein deel in onze Melkweg, namelijk 1% van alle sterren, eindigt als een zware ster met een grote zonmassa. Waarom zijn er niet veel meer of minder van?

Er zijn 100 miljard sterrenstelsels. Gaat het er in andere sterrenstelsels dan de Melkweg op dezelfde manier aan toe? Worden daar net zo makkelijk of moeilijk van die hele zware sterren gevormd? Op deze vragen hopen wetenschappers een antwoord te vinden met behulp van dit onderzoeksmonster.

 

 

Dood van sterren

Daarnaast zal HIFI onderzoek kunnen doen naar het sterfproces van sterren. Sterren van het zontype eindigen hun leven met het uitstoten van grote gaswolken. Een groot deel van de interstellaire materie bestaat uit restgassen. HIFI zal deze gasschillen, de samenstelling ervan en de snelheid van de gasstromen kunnen waarnemen. De geboorte en het sterven samen bepalen hoe onze eigen Melkweg en andere sterrenstelsels eruitzien en hoe dat zo gekomen is.

Hoe lang duurt het om een ster te maken?

Het vormen van een ster duurt echter veel langer dan een mensenleven: wel honderdduizend tot een miljoen jaar, afhankelijk van zijn massa. Door veel verschillende sterren in verschillende stadia van ontwikkeling te bestuderen kunnen de onderzoekers toch het hele proces bestuderen. Met HIFI kunnen de onderzoekers sterrenstelsels zien die op hele grote afstand staan en dus ook verder terug in de tijd staan. Hun licht zal nu nog door HIFI worden gedetecteerd.

De leeftijd van het universum wordt nu op 13 miljard jaar geschat. De onderzoekers verwachten met HIFI sterrenstelsels te kunnen zien op het moment dat het heelal niet meer dan een paar honderd miljoen jaar oud was en nog hevig sterren aan het maken was.

Tot slot

Kijk op een heldere avond eens naar boven, het liefst op een lichtarme plek. Neem eens een verrekijker mee en verbaas je over de onpeilbare diepten van het heelal, de schoonheid van de sterren en alle mysteries die nog verborgen liggen tussen de miljarden sterrenstelsels. Ook zonder dat je weet hoe ze gemaakt zijn is het de moeite waard.

Wil je meer weten?

Open dagen ruimteonderzoek: 19 en 26 oktober

Het Nederlands ruimteonderzoeksinstituut SRON zet de deuren van zijn vestigingen open voor publiek. Op zondag 19 oktober 2008 is het open dag bij de Utrechtse vestiging van SRON, op zondag 26 oktober bij de Groningse vestiging. Er zijn presentaties, demonstraties, lezingen en films over de nieuwste ontwikkelingen in het ruimteonderzoek. Voor kinderen is er een speciaal programma.

Bronnen: www.rug.nl , www.esa.com, www.wikipedia.nl , www.sron.nl

Met speciale dank aan Marco Spaans, adjunct-hoogleraar fysica van het interstellaire medium en de vorming van sterren aan de Rijksuniversiteit Groningen

Maan:
"Op zondag 19 oktober 2008 is het open dag bij de Utrechtse vestiging van SRON"


"was" het open dag...
The Lost History of Man: http://www.talc.site88.net
Op 22-10-2008 2:45:33 | Kudos: 0 Bericht positief waarderen
 Directe link naar reactie Meld ongepaste reactie
randell: "Anderzijds kan licht van een ster ook geabsorbeerd worden door moleculen en atomen in zijn omgeving, dat heet een absoptielijn."
dat heet een absorptielijn.
Nvdr: dank voor de oplettendheid.
Op 22-10-2008 9:55:37 | Kudos: 0 Bericht positief waarderen
 Directe link naar reactie Meld ongepaste reactie
C.: Okee, dat waren de correcties...
Interessant stuk.
Op 22-10-2008 13:43:45 | Kudos: 0 Bericht positief waarderen
 Directe link naar reactie Meld ongepaste reactie
BeyondPerceptio: Vet hee.
Op 22-10-2008 20:18:13 | Kudos: 0 Bericht positief waarderen
 Directe link naar reactie Meld ongepaste reactie
paps: Vanmiddag zijn de satellieten succesvol gelanceerd...

Gelukkig geen 2 miljard euro weggegooid....

http://www.nu.nl/algemeen/1964155/europese-satellieten-herschel-en-planck-gelanceerd.html

Koester uw onwetendheid, de rest kunt u opzoeken.
Op 14-05-2009 19:17:33 | Kudos: 0 Bericht positief waarderen
 Directe link naar reactie Meld ongepaste reactie
Sitemap - © 2016Grenswetenschap.nl - Reageervoorwaarden