Ster (hemellichaam) | zeer grote bal van heldere gloeiende hete materie in de ruimte
Een ster is een zeer grote bal gloeiend hete materie in de ruimte. Die materie wordt plasma genoemd. Sterren worden bij elkaar gehouden door de zwaartekracht. Ze geven warmte en licht af omdat ze heel heet zijn.
De zon is een ster in het centrum van het zonnestelsel.
De hoeveelheid materiaal in een ster (zijn massa) is zo groot dat er een kernreactie op gang komt. De reactie verandert waterstof in helium en geeft warmte af.
Sterren zoals de zon zijn heet omdat deze kernreactie in hen plaatsvindt. De reactie heet kernfusie. Kernfusie maakt licht en warmte en maakt grotere chemische elementen. In de zon (maar niet in alle sterren) vindt de verandering plaats in de productie van helium, met minieme (zeer kleine) hoeveelheden zwaardere elementen.
Sterren hebben veel waterstof. Kernfusie verandert waterstof in helium. Kernfusie levert veel energie op. De energie maakt de ster heel heet. De energie die sterren produceren, beweegt (straalt) van hen weg. Een groot deel van de energie verdwijnt als licht. De rest vertrekt als andere soorten elektromagnetische straling.
Wanneer een ster zoals de zon oud wordt, zal hij in omvang toenemen en een rode reuzenster worden. Dat gebeurt over ongeveer een miljard jaar (109 jaar).
De Krabnevel, overblijfselen van een supernova die voor het eerst werd gezien rond 1050 na Chr.
De open sterrenhoop Pismis 24 bevindt zich in de nevel NGC 6357. Hij bevat enkele van de grootste sterren die bekend zijn. Pismis 24-1 heeft bijna 300 keer de massa van de zon. Het is een meervoudig stelsel van ten minste drie sterren. De vreemde vormen die de wolken aannemen, zijn het gevolg van de enorme straling die deze enorme, hete sterren uitzenden. Deze afbeelding combineert beeldgegevens met drie verschillende filters in zichtbaar licht van de 1,5-meter Deense telescoop van de ESO-sterrenwacht La Silla in Chili.
Een stervormingsgebied in de Grote Magelhaense Wolk. NASA/ESA beeld
De zon van de aarde
De ster die het dichtst bij de aarde staat is de zon. De energie van de zon ondersteunt bijna al het leven op aarde door planten van licht te voorzien. Planten zetten het licht om in energie in een proces dat fotosynthese heet. De energie van de zon veroorzaakt ook het weer en de vochtigheid op aarde.
Wij kunnen andere sterren aan de nachtelijke hemel zien als de zon ondergaat. Net als de zon bestaan ze voornamelijk uit waterstof en een beetje helium en andere elementen. Astronomen vergelijken die andere sterren vaak met de zon. Hun massa wordt bijvoorbeeld uitgedrukt in zonsmassa's. Een kleine ster kan 0,2 zonsmassa zijn, een grote 4,0 zonsmassa.
Planeten
De Aarde en andere planeten bewegen rond de Zon. De Zon en alles wat rond de Zon draait wordt het Zonnestelsel genoemd. Bij veel andere sterren draaien planeten: die planeten worden exoplaneten genoemd. Als u op een exoplaneet was, zou onze Zon er als een ster aan de hemel uitzien, maar u zou de Aarde niet kunnen zien omdat die te ver weg staat.
Getallen, afstanden
Proxima Centauri is de ster die het dichtst bij onze zon staat. Hij staat op 39,9 biljoen kilometer afstand. Dit is 4,2 lichtjaar weg. Dit betekent dat het licht van Proxima Centauri er 4,2 jaar over doet om de aarde te bereiken.
Astronomen denken dat er een zeer groot aantal sterren in het heelal is. Het waarneembare heelal bevat meer dan 2 biljoen (1012 ) sterrenstelsels en in totaal naar schatting wel 1×1024 sterren (meer sterren dan alle zandkorrels op de planeet Aarde). Dat wil zeggen, 1.000.000.000.000.000.000.000 sterren, wat vele malen meer is dan de paar honderd miljard sterren in de Melkweg (ons sterrenstelsel).
De meeste sterren zijn zeer oud. Meestal wordt gedacht dat ze tussen 1 miljard en 10 miljard jaar oud zijn. De oudste sterren zijn 13,7 miljard jaar oud. Dat is net zo oud als het heelal. Sommige jonge sterren zijn slechts een paar miljoen jaar oud. Jonge sterren zijn meestal helderder dan oude.
Sterren zijn verschillend van grootte. De kleinste sterren zijn neutronensterren, die eigenlijk dode sterren zijn. Ze zijn niet groter dan een stad. Een neutronenster heeft een grote hoeveelheid massa in een zeer kleine ruimte.
Hyperreuzen zijn de grootste sterren in het heelal. Ze hebben een diameter die meer dan 1.500 keer groter is dan die van de zon. Als de zon een hyperreus was, zou hij tot Jupiter reiken.
De ster Betelgeuse is een rode superreus. Hoewel deze sterren erg groot zijn, hebben ze ook een lage dichtheid.
Sommige sterren zien er helderder uit dan andere. Dit verschil wordt gemeten in termen van schijnbare magnitude. Er zijn twee redenen waarom sterren een verschillende schijnbare magnitude hebben. Als een ster heel dicht bij ons staat, lijkt hij veel helderder. Dit is net als bij een kaars. Een kaars die dicht bij ons staat, lijkt helderder. De andere reden waarom een ster helderder kan lijken, is dat hij heter is dan een andere, koelere ster.
Sterren geven licht af, maar ook een zonnewind en neutrino's. Dit zijn zeer kleine deeltjes. Dit zijn zeer kleine materiedeeltjes.
Sterren bestaan uit massa en massa zorgt voor zwaartekracht. Zwaartekracht zorgt ervoor dat planeten rond sterren draaien. Daarom draait de aarde om de zon. De zwaartekracht van twee sterren kan ervoor zorgen dat ze om elkaar heen draaien. Sterren die om elkaar heen draaien worden dubbelsterren genoemd. Wetenschappers denken dat er veel dubbelsterren zijn. Er zijn zelfs groepen van drie of meer sterren die om elkaar heen draaien. Proxima Centauri is een kleine ster die om andere sterren draait.
Sterren zijn niet gelijkmatig over de hele ruimte verspreid. Ze zijn gegroepeerd in sterrenstelsels. Een sterrenstelsel bevat honderden miljarden sterren.
Sterren hebben vele afmetingen. De ster waar de planeet PSR B1257+12 B omheen draait is slechts 20 kilometer groot, maar VY Canis Majoris is 2,8 miljard km groot.
Geschiedenis van het zien van sterren
Sterren zijn altijd belangrijk geweest voor mensen over de hele wereld. Sterren maakten deel uit van religieuze praktijken. Lang geleden geloofden mensen dat sterren nooit konden sterven.
Astronomen organiseerden sterren in groepen die sterrenbeelden werden genoemd. Zij gebruikten de sterrenbeelden om de beweging van de planeten te zien en de positie van de zon te raden. De beweging van de zon en de sterren werd gebruikt om kalenders te maken. De kalenders werden gebruikt door boeren om te bepalen wanneer ze gewassen moesten planten en wanneer ze moesten oogsten.
Mensen zien al heel lang patronen in de sterren. Dit, uit 1690, is het sterrenbeeld Leeuw, zoals voorgesteld door Johannes Hevelius.
Het leven van sterren
Sterren worden gemaakt in nevels. Dit zijn gebieden die meer gas bevatten dan de normale ruimte. Het gas in een nevel wordt samengetrokken door de zwaartekracht. De Orionnevel is een voorbeeld van een plek waar gas samenkomt om sterren te vormen.
Sterren besteden het grootste deel van hun leven aan het combineren (fuseren) van waterstof met waterstof om energie te maken. Wanneer waterstof wordt gesmolten, wordt helium gemaakt en dat levert veel energie op. Om waterstof in helium te fuseren moet het heel heet zijn en moet de druk heel hoog zijn. Fusie vindt plaats in het centrum van sterren, de zogenaamde "kern".
De kleinste sterren (rode dwergen) versmelten hun waterstof langzaam en leven 100 miljard jaar. Rode dwergen leven langer dan alle andere soorten sterren. Aan het eind van hun leven worden ze steeds zwakker. Rode dwergen exploderen niet.
Wanneer zeer zware sterren sterven, exploderen ze. Deze explosie wordt een supernova genoemd. Wanneer een supernova in een nevel plaatsvindt, duwt de explosie het gas in de nevel samen. Hierdoor wordt het gas in de nevel zeer dicht (dik). De zwaartekracht en exploderende sterren helpen allebei om het gas samen te brengen en nieuwe sterren in nevels te maken.
De meeste sterren verbruiken de waterstof in hun kern. Als ze dat doen, wordt hun kern kleiner en heter. Hij wordt zo heet dat hij het buitenste deel van de ster wegdrukt. Het buitenste deel zet uit en wordt een rode reuzenster. Astrofysici denken dat de zon over ongeveer 5 miljard jaar een rode reus zal zijn. Onze zon zal zo groot zijn dat hij de aarde zal opeten. Nadat onze zon geen waterstof meer gebruikt om energie te maken, zal zij helium gebruiken in haar zeer hete kern. Hij zal heter zijn dan toen hij nog waterstof gebruikte. Zware sterren zullen ook elementen maken die zwaarder zijn dan helium. Als een ster steeds zwaardere elementen maakt, maakt hij steeds minder energie. IJzer is een zwaar element dat in zware sterren wordt gemaakt.
Onze ster is een gemiddelde ster. Gemiddelde sterren duwen hun buitenste gassen weg. Het weggedrukte gas vormt een wolk die planetaire nevel wordt genoemd. De kern van de ster blijft over. Het wordt een bal zo groot als de aarde en wordt een witte dwerg genoemd. Hij zal over een zeer lange tijd in een zwarte dwerg veranderen.
Later worden in grote sterren zwaardere elementen gemaakt door fusie. Uiteindelijk maakt de ster een supernova-explosie. De meeste dingen in het heelal gebeuren zo langzaam dat we er niets van merken. Maar supernova-explosies gebeuren in slechts 100 seconden. Wanneer een supernova explodeert, is de flits zo helder als 100 miljard sterren. De stervende ster is zo helder dat hij overdag te zien is. Supernova betekent "nieuwe ster", omdat men vroeger dacht dat het het begin van een nieuwe ster was. Tegenwoordig weten we dat een supernova de dood van een oude ster is. Het gas van de ster wordt door de explosie weggedrukt. Het vormt een gigantische gaswolk die een planetaire nevel wordt genoemd. De krabnevel is een goed voorbeeld. Er blijft alleen een neutronenster over. Als de ster erg zwaar was, vormt hij een zwart gat. De zwaartekracht in een zwart gat is extreem sterk. Die is zo sterk dat zelfs licht niet aan een zwart gat kan ontsnappen.
De zwaarste elementen worden gemaakt bij de explosie van een supernova. Na miljarden jaren zweven in de ruimte komen het gas en het stof samen om nieuwe sterren en nieuwe planeten te maken. Veel van het gas en stof in de ruimte is afkomstig van supernova's. Onze zon, de aarde en alle levende wezens zijn gemaakt van sterrenstof.
Kleuren
Astronomen weten al eeuwen dat sterren verschillende kleuren hebben. Bij een elektromagnetisch spectrum zijn de ultraviolette golven het kortst en de infrarode het langst. Het zichtbare spectrum heeft golflengten tussen deze twee uitersten.
Moderne instrumenten kunnen heel precies de kleur van een ster meten. Hierdoor kunnen astronomen de temperatuur van de ster bepalen, omdat de zwarte straling van een hetere ster kortere golflengten heeft. De heetste sterren zijn blauw en violet, dan wit, dan geel, en de koelste zijn rood. Als ze de kleur en de absolute magnitude kennen, kunnen astronomen de ster in het Hertzsprung-Russell-diagram plaatsen en de bewoonbare zone en andere feiten over de ster schatten.
Onze zon is bijvoorbeeld wit, en de aarde staat op de perfecte afstand voor leven. Als onze zon echter een hetere, blauwe ster was, zou de aarde veel verder weg moeten staan, anders zou zij te heet zijn om water te hebben en leven in stand te houden.
Vragen en antwoorden
V: Wat is een ster?
A: Een ster is een zeer grote bal van helder gloeiende hete materie in de ruimte, bestaande uit plasma, bijeengehouden door de zwaartekracht.
V: Hoe geven sterren warmte en licht af?
A: Sterren geven warmte en licht af omdat zij zeer heet zijn door de kernreactie die in hen plaatsvindt.
V: Wat voor soort kernreactie vindt er in sterren plaats?
A: De kernreactie die in sterren plaatsvindt heet kernfusie, waarbij waterstof in helium wordt veranderd en energie in de vorm van licht en warmte wordt geproduceerd.
V: Welke elementen worden door dit kernfusieproces geproduceerd?
A: Kernfusie produceert grotere chemische elementen zoals helium, met minieme hoeveelheden zwaardere elementen.
V: Van welk element heeft een ster veel?
A: Sterren hebben veel waterstof.
V: Hoe verwijdert de energie van sterren zich?
A: De energie die sterren produceren, verdwijnt in de vorm van elektromagnetische straling, waaronder licht.
V: Wat gebeurt er met de zon als zij oud wordt?
A: Als de zon oud wordt, zal zij groter worden en een rode reuzenster worden, wat over ongeveer een miljard jaar (109 jaar) zal gebeuren.
