Moeilijk voorspelbaar, maar soms toch een succes, de geplande kijkavonden…
Op 9 april was er een periodieke kijkavond op de sterrenwacht en het was, zoals gewoonlijk, moeilijk vooraf te voorspellen of het weer hiervoor die avond geschikt was. Pas toen de avond viel werden we door een heel mooie heldere sterrenhemel naar de sterrenwacht gelokt.
De eerste “astronomen” arriveerden omstreeks negen uur. Met feestelijke klanken op de achtergrond (er was een groot feest in het cafetaria) en een schitterende sterrenhemel ging de deur van de sterrenwacht open voor wat een magnifieke kijkavond zou worden.
In afwachting van de refractor werd eerst tijdelijk de newtonkijker in gebruik genomen en op Mars gericht, maar met de slecht afgestelde zoeker lukte het helemaal niet om de planeet in de kijker te krijgen. Dirk en Geert waren druk doende om alles af te stellen terwijl de anderen op zoek gingen naar sterrenbeelden en genoten van het prachtig uitspansel. Toen alles enigszins was afgesteld en we de kijker zouden kunnen gebruiken, arriveerde Bèrke met de refractor.
We besloten dan toch maar de refractor op te stellen en met Mars in beeld werd uitgebreid geëxperimenteerd met diverse oculairwaarden. Het aantal bezoekers was intussen ook toegenomen en na die experimenten werden koepel en kijker naar Saturnus gericht. Hier was heel duidelijk te zien dat de mooie ring rond de planeet zo goed als plat ligt ten opzichte van onze kijkrichting en we zagen ook duidelijk de maan Titan, de grootste van de vele manen van Saturnus, op een afstand van circa 6 planeetdiameters. Vreemd was dat er zich, bij het perifeer kijken, een zwarte vlek net boven de rand van de fijne ring op de planeet aftekende.Voor een maan leek het erg groot en niemand kon verklaren wat we daar precies zagen. Om na te gaan of dit te verklaren was met een sterkere vergroting, werd de barlowlens (beeldverdubbeling) er tussen geplaatst, maar hiermee bleef het verwachtte resultaat helemaal uit. Er was ruim voldoende verstelmogelijk met de oculairverstelling, want het object kon zelfs voorbij het brandpunt worden gedraaid, maar ondanks de ruime afstelmogelijkheid was het beeld niet scherp te krijgen. Intussen was het onmogelijk te verklaren of die donkere vlek, die we alleen bij perifeer kijken zagen, de maan Tethys was of misschien gewoon de schaduw van de platte ring die net over de rand van de smalle ring op de planeet wordt geworpen. Er werd besloten om dit nog verder op te zoeken, want lang konden we dit niet meer bekijken omdat rond elf uur de bewolking toenam en de hemel helemaal dicht trok.
Samengevat kunnen we zeker zeggen dat het een zeer geslaagde kijkavond was; een van de weinigen die we in het voorjaar mogen verwachten?
Jan Hermans
~ Open agenda
1. Jakobsstaf
2. Aardbeving
3. Hoe relatief is temperatuur?
Onder de vraag “Hoe meet ik de hoogte van een boom met “ne knuppel?” kregen we uitvoerig antwoord, gegeven door de aanwezigen. We telden niet minder dan drie verschillende oplossingen, gaande van de Jakobsstaf naar “platleggen” en driehoeksmeting gezien van tussen je benen. Jan verduidelijkte het principe van de Jakobsstaf aan de hand van een voorbeeld dat we in ons archief hebben. Een waarnemer wil de hoogte bepalen van een object en heeft als hulpmiddelen alleen maar een stok. Hij gaat als volgt te werk: Hij neemt de stok met horizontaal gestrekte arm vast (hoogte tussen hand en top zijn in tekening aangegeven als X-Y) en loopt voor- of achteruit tot hij de top van het te meten voorwerp (punt B) net boven de bovenrand van de stok te zien krijgt. De plaats waar hij dan staat wordt op de grond gemarkeerd. (trekt bvb een streep bij punt C). De waarnemer maakt nu een merkteken op de helft van het deel van de stok dat boven zijn horizontaal gestrekte arm uitsteekt ( punt Y’) en markeert dit of breekt het bovendeel af. Dan loopt hij zo ver achteruit tot de top van het te meten voorwerp weer precies een lijn vormt met de gemarkeerde hoogte (B-Y’) en markeert de plaats waar hij is aangekomen op de grond.(punt D). Door nu de afgelegde weg tussen de punten C en D die hij op de grond heeft gemarkeerd te meten, kan hij de hoogte van het voorwerp bepalen. De afstand tussen de punten C en D (afgelegde weg) is gelijk aan de afstand tussen A en B (hoogte v/h voorwerp)
De vraag over aardbevingen kwam van Jacky Hermans. Hoe kan het zijn dat een beving van 7.3 op de schaal van Richter (beving in Chili) minder schade als gevolg had dan de beving van Haïti (6.5 op de schaal van Richter)? Je zou denken; hoe zwaarder een beving, des te meer schade. In dit geval niet. Het heeft allemaal te maken met het soort van beving. Als twee tektonische platen op elkaar botsen en onder elkaar door bewegen zal het gevolg van een beving, die daaruit voortkomt, een verticale trilling als gevolg hebben. Nu, een verticale trilling is minder erg dan horizontale trillingen. Het zijn de horizontale bevingen (trillingen) die voor de meeste schade zorgen.
De derde vraag op de open agenda behandelde de vraag: “Hoe relatief is temperatuur?”. Dirk had heel wat opzoekwerk gedaan en besprak de verschillende temperatuurschalen zoals Celsius, Kelvin en Fahrenheit. In zijn uiteenzetting kwam meerdere malen een kernwoord voor, namelijk “materiedichtheid”. In het kort gezegd: lucht van 25° C is aangenaam, maar als men een emmer water van 25°C over je heen stort is dat een heel ander gegeven. Jan wist dat je zonder problemen je hoofd in een oven 120°C kan steken. Best niet proberen met een stuk ijzer dat verwarmt is tot 125°C. Temperatuur is, net als kleur een heel relatief gegeven.
Planetaire nevels.
Een zonachtige ster produceert het grootste gedeelte van haar leven energie door waterstof om te zetten in helium. Aan het eind van deze fase van kernfusie zwellen deze sterren op tot ongeveer 100 maal hun oorspronkelijke formaat en worden ze “rode reuzen”. Aan het eind van de rode reus fase worden de buitenste lagen van de ster weggeblazen. Het uitgestoten gas blijft uitdijen met de centrale ster als middelpunt.
Deze centrale ster zal, nadat alle kernfusie is opgehouden veranderen in een “witte dwerg”.
De witte dwerg. Een witte dwerg is een ster die aan het einde van haar levenscyclus is gekomen. In de witte dwerg vinden dus geen kernreacties meer plaats. De massa van de ster moet kleiner dan 1,4 zonmassa’s (Chandrasekhar-limiet) zijn, want anders eindigt de ster als een neutronenster of een zwart gat. Vooraleer een ster een witte dwerg wordt, zwelt ze op tot een rode reus en stoot een deel van de materie af in de vorm van een planetaire nevel. De overblijvende kern stort dan in tot een witte dwerg. Die heeft een straal van enkele duizenden kilometer en een dichtheid van honderden ton per kubieke centimeter. Een doorsnee witte dwerg heeft ongeveer één zonnemassa, maar zijn volume is niet groter dan dat van de aarde
. Dat betekent dat het zwaartekrachtsveld aan de oppervlakte enkele honderdduizenden malen sterker is dan aan het aardoppervlak. Vanwege de kleine oppervlakte straalt een witte dwerg – ondanks zijn hoge oppervlaktetemperatuur – 100 tot 10.000 maal minder licht uit dan de zon.
De temperatuur van een jonge witte dwerg is hoog: vele tienduizenden graden, waarbij hij heel langzaam afkoelt tot een zwarte dwerg. Het andere ingrediënt:Nevels… Onder de term nevel kunnen de volgende objecten vallen:
Samenstelsels van miljarden sterren, omstreeks 100 000 lichtjaar in diameter. Deze vormen onder de nevels de objecten met de grootste afmetingen.
Door zwaartekracht gebonden sterrengroepen van enkele duizenden sterren, die verspreid liggen binnen een sterrenstelsel.
Losse groepen van enkele dozijnen tot honderden jonge sterren, ook wel galactische clusters geheten.
Gaswolken met hoge temperatuur. De energie wordt verkregen door ultraviolet licht van nabij gelegen sterren en weer uitgestraald als vaak roodachtig licht.
Licht reflecterende stofwolken. Vaak de plaats van het ontstaan van jonge sterren.
Stofwolken die het licht van andere bronnen blokkeert.
Is een stelsel zodanig in de ruimte georiënteerd dat het vlak van de spiraalarmen naar ons toe is gericht, dan ziet men de donkere materie van dit vlak als een donkere band het hele stelsel doorsnijden.
Ontstaan aan het eind van het leven van massieve sterren, een groot deel van de oorspronkelijke massa van de ster wordt in een explosie in de ruimte geslingerd.
Gaswolken die als een schil door sommige sterren aan het eind van hun leven zijn uitgeworpen.
Een planetaire nevel is de uitdijende gasschil in de ruimte geproduceerd door bepaalde types sterren aan het eind van hun leven. Een planetaire nevel is erg helder, vooral op een golflengte van 500,7 nanometer, waar dubbel geïoniseerde zuurstofatomen een min of meer groene gloed veroorzaken. Hij is zo helder dat we hem zelfs in behoorlijk verre sterrenstelsels nog kunnen onderscheiden.
Nevels en gaswolken worden beschouwd als de geboorteplaats van sterren. In dezelfde wolk ontstane sterren vormen soms met elkaar een sterrenhoop; het aantal sterren daarvan kan uiteenlopen van slechts enkele tot een paar duizend sterren. Een sterrenhoop kan uiteen vallen door zwaartekrachtwerkingen van andere kosmische formaties. Nevels worden gecategoriseerd naar de mate van hun lichtweerkaatsing. Sommige types nevels hebben speciale namen gekregen, zoals heldere nevels, donkere nevels en planetaire nevels. Heldere nevels zijn gigantische stofwolken die veel licht van nabije sterren weerkaatsen (reflectienevels). Reflectienevels worden gekenmerkt door een blauwe uitstraling, overigens te gering om met het oog waar te nemen. Wanneer een heldere nevel in de buurt van een zeer hete ster staat, kan het voorkomen dat de gasatomen in de nevel geïoniseerd worden door de ultraviolette straling van de ster. De gaswolk gaat hierdoor zelf licht uitstralen en wordt dan een emissienevel genoemd. Deze zijn herkenbaar aan de warm rode kleur, evenmin met het oog waarneembaar.
Er bestaat ook een mengvorm, de emissie-reflectienevel.
In tegenstelling tot wat de naam doet vermoeden, hebben deze nevels niets te maken met planeten. De naam ontstond toen men vroeger dacht dat planeten uit deze nevels konden ontstaan. Ze zien er immers uit als grote ringen rond een centrale ster. Als hier klonteringen in ontstonden, konden planeten gevormd worden. Tegenwoordig weten we dat deze nevels niet met vorming, maar met sterfte te maken hebben. Planetaire nevels ontstaan uit de buitenste gaslagen die een ster op het eind van haar leven uitstoot. Dit vormt een ring of wolk rond de overblijfselen van de centrale ster die, wanneer ze zwaar genoeg is, nog een tijd kan doorgaan met kernfusie. Planetaire nevels worden geclassificeerd met het systeem van Vorontsov-Velyaminov:
§ I – stervormig
§ II – schijfvormig
ú a – schijf helderder naar het centrum
ú b – uniforme schijf
ú c – schijf met sporen van een ring
§ III – onregelmatige schijf
ú a – onregelmatige helderheid
ú b – schijf met sporen van een ring
§ IV – ringvormige nevel
§ V – onregelmatige vorm, tussen planetaire en reflectienevel
§ VI – exotische vormen, bv. S- of 8-vormig
Een mooi voorbeeld is de Helixnevel. Een spectaculaire variant ontstaat wanneer de centrale ster na een tijd uiteindelijk een nova of zelfs een supernova wordt. De gassen die hierbij worden uitgestoten, hebben een veel grotere snelheid dan die in de planetaire nevel. Als ze elkaar inhalen en botsen, kan er een fantastisch vuurwerk ontstaan. Planetaire nevels worden onderverdeeld vanuit drie basisvormen: rond – elliptisch of Vlindervormig.
De Helixnevel. Met behulp van de infrarood-satelliet Spitzer is rond de centrale ster van de bekende Helixnevel een stofschijf opgespoord. De straling van de hete kern van de ster, die nog als witte dwerg in het centrum van de Helixnevel staat, verhit het uitgestoten materiaal, waardoor dit licht is gaan uitzenden. Hoewel de planetaire nevel en de witte dwerg al vaak onderzocht zijn, is nog niet eerder vastgesteld dat de laatste door stof omgeven is.
De waargenomen stofschijf is ruwweg zo groot als de Kuipergordel van ons zonnestelsel, het gebied buiten de baan van Neptunus waar zich veel ijsachtige objecten bevinden. De Helixnevel is een planetaire nevel op 700 lichtjaar van de aarde, in het sterrenbeeld Waterman.
De binnenste ring is ongeveer twee lichtjaar in diameter en heeft een snelheid van zo’n 100 000 km/u. Het midden van de Helix gloeit blauw-groen omdat de ster zuurstof in het omringende gas met UV licht bestraalt. Daarbuiten toont de rode kleur de aanwezigheid van waterstof en stikstof. Door het ijle gas van de nevel heen zijn verder gelegen sterrenstelsels te zien.
De Halternevel. Deze planetaire nevel, M27 of NGC 6853, wordt vanwege de hier rood gekleurde lobben aan weerszijden doorgaans de Halternevel genoemd. De nevel staat op een afstand van ongeveer 900 lichtjaar en is daarmee één van de dichtstbijzijnde planetaire nevels.
Doordat men de uitdijingsnelheid van de nevel heeft kunnen bepalen op 27 km/s, kan de leeftijd ervan worden geschat op 48.000 jaar.
De Vlindernevel. De Vlindernevel is een schitterende planetaire nevel in het sterrenbeeld Slangendrager. Deze nevel dankt zijn naam aan zijn twee ver uitstrekkende ‘vleugels’. De opmerkelijke vorm van de nevel is een gevolg van het feit dat de centrale ster een dubbelster is.
Door de kleine afstand tussen de beide sterren wordt er gas van de ene ster aan de andere overgedragen, waardoor een dunne, maar dichte gasschijf in het baanvlak van beide sterren is ontstaan. Eén van de sterren blaast een krachtige sterrenwind uit, die op het gas in de schijf klapt en vervolgens met grote snelheid naar boven en beneden wordt afgebogen.
SuWt 2 Centaurus. Dit beeld van de planetaire nevel SuWt 2, op 6500 lichtjaar afstand in het zuidelijke sterrenbeeld Centaurus, toont een heldere ring van gas die een heldere centrale ster omhult. Planetaire nevels zijn de uitgeblazen gasschillen van rode reuzensterren. Wanneer de kern van de ster inkrimpt tot een compacte, hete witte dwerg, worden de nevelresten door de ultraviolette straling van die dwerg tot gloeien gebracht. In het centrum van SuWt 2 bevindt zich echter geen witte dwerg, maar een merkwaardige dubbelster die niet heet genoeg is om de nevel aan te lichten. Astronomen denken dat er oorspronkelijk sprake geweest is van een drievoudige ster. In het rode reuzenstadium zou de buitenste van de drie de andere twee gedeeltelijk hebben opgeslokt, waardoor ze op kleinere onderlinge afstand terecht zijn gekomen. De mantel van de reuzenster zou vervolgens de ruimte in zijn geblazen.
Vergis je niet: In 1950 ontdekte de astronoom Arthur Hoag het eerste exemplaar van een bijzondere klasse van sterrenstelsels. Dit stelsel vertoont een bijna perfecte ring van jonge, blauwe sterren rond een kern van oudere, gele sterren. Het ringstelsel van Hoag bevindt zich op een afstand van 600 miljoen lichtjaar en is met een diameter van 120.000 lichtjaar net iets groter dan ons Melkwegstelsel. Alhoewel zulke stelsels helemaal niet zo veel voorkomen, is er rechtsboven de kern nog een tweede ringstelsel te zien.
Aangeslagen door de wind! Astronomen geloven dat een planetaire nevel ontstaat wanneer een snelle stellaire gaswind vanuit de centrale ster de langzamere wind inhaalt die ontstond toen de ster zijn buitenste schillen afstootte. Op de grens tussen de twee winden doet zich een schok voor die zorgt voor de zichtbare, dikke schil die zo karakteristiek is voor planetaire nevels.
De atomen in de gasschil krijgen energie toegevoerd uit de straling van de centrale ster en komen zo in aangeslagen toestand terecht. De nevel zendt deze energie vervolgens weer uit. Het licht van de centrale ster kan de planeetnevel wel 10.000 jaar op laten lichten.
Verschillende vormen. Het is niet duidelijk waarom de meeste planetaire nevels niet bolvormig zijn, maar er zijn verschillende ideeën over. Eén hypothese is dat de vreemde vormen van planetaire nevels het gevolg zijn van een centrifugale kracht die ontstaat door de hoge omwentelingssnelheid van rode reuzen. Een andere hypothese is dat een nabijgelegen ster de symmetrie van de sterrenwind kan beïnvloeden. De meest recente en overtuigende theorieën echter gebruiken magneetvelden om de vormen van de planetaire nevels te verklaren.
Magneetvelden. De aanwezigheid van magneetvelden zou de ingewikkelde vormen van planetaire nevels heel mooi kunnen verklaren, aangezien de afgestoten materie wordt vastgehouden langs de veldlijnen van het magneetveld. Vergelijk het maar met het ijzervijlsel dat de veldlijnen van een staafmagneet volgt; een klassiek natuurkundig experiment voor op de middelbare school.Magneetvelden ver van de centrale ster kunnen de gassen in de planetaire nevel misschien gevangen houden, maar dichtbij de ster doen ze precies het omgekeerde.
Bij de magnetische polen van de ster is het magneetveld het sterkste en oefenen de veldlijnen zoveel kracht uit dat ze materie aan de ster helpen ontsnappen. Magnetische velden kunnen op verschillende manieren gevormd worden in de buurt van planetaire nevels. Een stellaire dynamo kan een magnetisch veld opwekken tijdens de fase waarin de nevel wordt afgestoten.
Voorwaarde voor zo’n dynamo is wel dat de kern van de ster harder draait dan de buitenlaag; dit is bij onze zon het geval. Het kan ook dat magnetische velden fossiele resten zijn van eerdere fases van de evolutie van een ster. Meestal is de materie in sterren zo sterk elektrisch geleidend dat magneetvelden miljoenen of zelfs miljarden jaren kunnen blijven bestaan.
In beide gevallen kan interstellair gas de originele bolvorm van de uitgestoten materie nog verder vervormen. Het idee dat magnetische velden een belangrijk onderdeel zijn in de vorming van planetaire nevels was tot 2002 een puur theoretische claim. In dat jaar werden de eerste aanwijzingen voor de aanwezigheid van dat soort magneetvelden gevonden.
Radioastronomische waarnemingen toonden magneetvelden aan in de buitenlagen van reuzensterren. Deze lagen zijn de voorlopers van planetaire nevels. Magnetische velden zijn nog nooit waargenomen in planetaire nevels zelf. Om een directe aanwijzing te krijgen voor de aanwezigheid van magnetische velden in planetaire nevels hebben astronomen besloten zich te richten op de centrale sterren. Daar zouden de magneetvelden moeten hebben overleefd.
Gevonden! Het eerste directe bewijs is nu geleverd. Stefan Jordan en zijn team hebben als eerste magnetische velden ontdekt in verschillende centrale sterren van planetaire nevels.
Met de FORS1 spectrograaf van de 8-m klasse VLT (Very Large Telescope, European Southern Observatory, Chili) hebben ze de polarisatie van het licht dat door vier van deze sterren wordt uitgezonden gemeten. Aan de hand van de karakteristieke polarisatie in de spectraallijnen was de sterkte van het magneetveld in de sterren te bepalen. Onder invloed van een magneetveld verandert het gedrag van een atoom op een unieke manier. Dit effect heet het Zeeman effect en werd in 1896 ontdekt door Pieter Zeeman in Leiden. Als deze atomen licht opnemen of uitstralen wordt dat licht gepolariseerd. Dit maakt het mogelijk de intensiteit van het magneetveld te meten aan de hand van de mate van polarisatie. Deze polarisatie-effecten zijn echter meestal heel erg zwak; de metingen vereisen data van zo’n hoge kwaliteit dat alleen telescopen met een diameter van 8 meter of meer zoals de VLT die kunnen leveren.
Als de magneetveld-hypothese om de vorm van plaatnevels te verklaren klopt zouden deze sterren dus sterke magneetvelden moeten hebben. De nieuwe data toont aan dat dit inderdaad het geval is: de sterke van de magneetvelden loopt van 1000 tot 3000 Gauss; dat is ongeveer duizend keer krachtiger dan het magneetveld van de zon.
De hypothese dat magneetvelden een grote rol spelen bij de vorming van planetaire nevels wordt door de observaties van Stefan Jordan en zijn collega’s ondersteunt.
Het team wil nu gaan zoeken naar magneetvelden in de centrale sterren van bolvormige nevels. Deze sterren zouden een zwakker magnetisch veld moeten hebben. Deze data zou het astronomen mogelijk moeten maken om het verband tussen magneetvelden en de vreemde vormen van planetaire nevels te bepalen.
“Hot news” : Sterrenkundigen hebben een nieuw type object in het heelal gevonden: super-planetaire nevels. Gewone planetaire nevels zijn de uitdijende gasschillen die door sterren zoals de zon aan het eind van hun leven de ruimte in worden geblazen. Super-planetaire nevels bevatten veel meer gas, en worden geproduceerd door sterren die tot acht keer zo zwaar zijn als de zon. Het bestaan van planetaire nevels rond zwaardere sterren was al wel voorspeld, maar ze waren nog nooit ontdekt. De vijftien nieuw ontdekte super-planetaire nevels bevinden zich in de Grote en de Kleine Magelhaense Wolk – twee kleine begeleiders van ons Melkwegstelsel. Met Australische radiotelescopen waren ongeïdentificeerde bronnen van radiostraling in de Magelhaense Wolken gevonden. Vervolgonderzoek met optische telescopen bracht het bestaan van de nevels aan het licht. Dat de super-planetaire nevels veel radiostraling zouden uitzenden, was niet verwacht. Waarom vergelijkbare objecten tot nu toe niet in ons eigen Melkwegstelsel zijn waargenomen, is ook niet bekend
De Boemerangnevel. Waardoor werd de Boemerangnevel gevormd? De symmetrische wolk, die Boemerang werd gedoopt, lijkt te zijn gecreëerd door een snelle wind van gas en stof . Wat precies de wind insnoert en de nevel zijn tweepolig uiterlijk geeft is echter nog een raadsel — het zou een centrale schijf van dicht gas of een centraal magnetisch veld kunnen zijn. Men denkt dat de ijskoude Boemerangnevel een ster of stersysteem is dat evolueert naar de planetaire nevel fase. De Boemerangnevel meet ongeveer één lichtjaar in diameter en bevindt zich zo’n 5000 lichtjaar van ons af in de richting van het sterrenbeeld Centaurus.
We sloten het thema af met enkele afbeeldingen van bekende en minder bekende planetaire nevels.
Lambert Beliën Lbe