Je leest:

De stralende toekomst van de Orionnevel

De stralende toekomst van de Orionnevel

Auteur: | 8 januari 2005

Orion is één van de bekendste sterrenbeelden. Voor leken trekt de opvallende zandlopervorm de aandacht. De Orionnevel vormt het hart van een stervormingsgebied dat ook bij beroepsastronomen in het middelpunt van de belangstelling staat. Recent onderzoek maakt nog duidelijker wat zich hier afspeelt en zal gáán afspelen…

De Orionnevel maakt deel uit van een groot complex van gas- en stofwolken, een moleculaire gaswolk, waarvan het overgrote deel geen licht uitstraalt. Dat we de Orionnevel kunnen zien, hebben we te danken aan de sterrenhoop die er middenin staat en die genoemd wordt naar de vier jonge sterren die al met een kleine telescoop zijn te zien: het Trapezium (zie ook Zenit, september 1999, blz. 372-374). De vier Trapezium-sterren vormen slechts het topje van een ijsberg, want hier zijn de afgelopen miljoen jaar – astronomisch gezien kort geleden – ongeveer duizend nieuwe sterren ontstaan. En dat in een gebiedje dat kleiner is dan de afstand tussen de zon en de dichtstbijzijnde ster! Het Orion-complex als geheel telt enkele tienduizenden sterren.

VLT-opname van het centrale deel van de Orionnevel, samengesteld uit 81 afzonderlijke opnamen die met de infraroodcamera ISAAC werden gemaakt. In het midden staat het viertal sterren dat als het Trapezium bekend staat. Dooromheen bevindt zich een duizendtal jonge sterren, die alle ongeveer een miljoen jaar geleden zijn ontstaan. (bron: ESO)

Infrarood

Op zichtbare golflengten zijn al die sterren niet of nauwelijks te zien, omdat ze zijn ingebed in dichte wolken van gas en stof. Maar dat wordt anders als we in het infrarood gaan kijken. De gas- en stofwolken zijn betrekkelijk doorzichtig voor de infraroodstraling van jonge sterren. Vandaar ook dat er op de VLT-opname die het omslag van dit tijdschrift siert vele jonge sterren schitteren.

De opname is er één van vele die met de nabij-infraroodcamera van de Europese Very Large Telescope zijn gemaakt. Bijgaande foto’s tonen enkele details, waaronder enkele van de donkere stofschijven rond jonge sterren, die enkele jaren geleden met de Hubble-ruimtetelescoop werden ontdekt. Binnenkort hoopt men met de VLT opnamen te kunnen maken die – dankzij optische interferometrie – nog meer detail in de stofschijven laten zien dan de Hubble-telescoop destijds.

Sporen van de enorme uitstoot van gas die door een jonge ster in de moleculaire wolk achter de Orionnevel afkomstig is. Het gas, dat aanvankelijk een snelheid heeft van 300 km/s, eindigt in duidelijk herkenbare boeggolven.

Rondzwervende planeten?

Niet alle jonge sterren in de Orionnevel stralen veel licht uit. In maart 2000 maakten Britse onderzoekers bekend dat zij hier een dikke honderd objecten hadden waargenomen die uitsluitend infrarode straling uitzenden. Dat baseerden zij op onderzoek met een nieuwe infraroodcamera van de United Kingdom Infrared Telescope (UKIRT) op Hawaï. Gewoonlijk gaat het bij zulke objecten om ‘bruine dwergen’: sterren die te weinig massa hebben om kernfusie in hun inwendige in gang te zetten.

Maar sommige van de donkere objecten zonden zo weinig straling uit, dat ze lichter dan twaalf Jupiter-massa’s zouden moeten te zijn. Doordat zulk kleine gasbollen onder invloed van hun zwaartekracht samentrekken, worden ze gedurende korte tijd wel tamelijk heet (2700 graden), waardoor ze infraroodstraling uitzenden. Maar na verloop van tijd koelen ze af en loopt dus ook hun helderheid in het infrarood terug. Kon hier sprake zijn van vrij rondzwervende planeten? Volgens de sterrenkundigen die de Orionnevel met de VLT hebben bestudeerd, is deze conclusie wat al te voorbarig.

‘Deze objecten ’planeten’ noemen klinkt natuurlijk spectaculair, maar deze interpretatie is op een aantal veronderstellingen gebaseerd,’ aldus Mark McCaughrean van het Astrofysisch Instituut Potsdam. ‘Het lijkt me net zo waarschijnlijk dat de objecten iets ouder zijn dan we denken. Het zou dan gewoon gaan om zwaardere bruine dwergen van een eerdere stervormingsfase in het Oriongebied, die heel toevallig in de buurt van het Trapezium ligt. En zelfs als hun geringe massa bevestigd zou worden, zou je er nog over kunnen twisten of je deze objecten planeten zou mogen noemen. Een planeet hoort immers om een ster te draaien. Eigenlijk zou je ze gewoon als lichte bruine dwergen moeten betitelen.’

Hoewel de kort belichte VLT-opnamen van de Orionnevel slechts een voorproefje zijn van omvangrijker onderzoek dat op dit moment in volle gang is, zijn ze al duidelijk genoeg om een aantal van de vermeende ‘planeten’ nader te bestuderen.

McCaughrean: ‘Sommige van deze objecten zijn dermate zwak dat ze bij eerder onderzoek maar net te zien waren, waardoor het niet gemakkelijk was hun helderheid nauwkeurig vast te stellen. De nieuwe VLT-gegevens tonen aan dat sommige veel helderder zijn dan werd aangenomen en dus ook zwaarder; andere objecten lijken zelfs helemaal niet te bestaan!’

De intense UV-straling van de Trapezium-sterren veegt de omgeving schoon. In de omringende dichte wolken gas- en stof zijn reeds de rode voortekenen te zien van jonge sterren die zich in de nabije toekomst door het stof zullen heenwerken. (bron: ESO)

De nieuwe ‘Pleiaden’?

Hoewel de precieze samenstelling van de Trapezium-sterrenhoop dus nog onduidelijk genoeg is, zijn er toch al sterrenkundigen die zich hebben verdiept in de (verre) toekomst van dit stervormingsgebied.

Een team onder leiding van de Australische sterrenkundige Pavel Kroupa, die momenteel in dienst is bij de Universiteit van Kiel (Duitsland), heeft de sterrenhoop aan een computerprogramma onderworpen, dat berekent hoe deze hoop in de loop van de miljoenen jaren verandert. Het resultaat laat zien dat de Trapezium-sterrenhoop straks heel veel zal lijken op de bekende open sterrenhoop van de Pleiaden. Of omgekeerd: 100 miljoen jaar geleden hebben de Pleiaden waarschijnlijk veel geleken op de Orionnevel.

Het computerprogramma, ontwikkeld door de Noorse astrofysicus Sverre Aarseth, berekent hoe een sterrenhoop onder invloed van de wederzijdse aantrekkingskracht van de individuele sterren verandert. Daarbij wordt ook rekening gehouden met het feit dat de meeste sterren deel uitmaken van meervoudige systemen: stelsels van twee of meer sterren. Het zijn met name de nabije ontmoetingen van dubbelsterren die het rekenwerk aan de bewegingen in een sterrenhoop bemoeilijken.

De toekomstige evolutie van de Trapezium-sterrenhoop. Wat resteert is een compacte sterrenhoop die sterke overeenkomsten vertoont met de Pleiaden. (bron: Zenit/Pavel Kroupa)

In samenwerking met Aarseth heeft Kroupa het computerprogramma zo aangepast dat het ook rekening houdt met de forse hoeveelheid gas die uit de oorspronkelijke gaswolk wordt weggeblazen zodra er jonge, hete sterren zijn ontstaan. In het geval van de Orionnevel gaan Kroupa’s computersimulaties ervan uit dat de jonge sterren 400.000 jaar geleden al tweederde van hun omgeving hadden schoongeblazen. Verder kon hij gebruik maken van onderzoek dat hij eerder had gedaan aan de ruimtelijke verdeling van de sterren in het Orion-complex.

De berekeningen van Kroupa en zijn collega’s, waarvan we hier enkele tussenresultaten laten zien, wijzen er op dat de Orionnevel al heel snel zal veranderen in een sterrenhoop die veel op de Pleiaden lijkt. Tweederde van de sterren die hier zijn ontstaan zullen uit de sterrenhoop worden geslingerd, waarna er een tamelijk compacte, herkenbare sterrenhoop overblijft – zónder Trapezium, want ook deze vier ster draaien op een chaotische manier om elkaar heen, en binnen enkele honderdduizenden jaren zal er al eentje weg worden geslingerd.

Het is in beginsel zelfs mogelijk om met het computerprogramma het omgekeerde te doen: sterren opsporen die uit de huidige Pleiaden zijn weggeslingerd. Het wachten is wat dat betreft op toekomstige satellieten die de posities en bewegingen van individuele sterren in het Melkwegstelsel nog nauwkeuriger kunnen meten dan enkele jaren geleden met Hipparcos is gelukt.

Hubble-opname van het interstellaire gas bij een van de helderste sterren van de Pleiaden. Het is alsof de ster zich de wand van een donkere grot verlicht. Men spreekt in zo’n geval van een reflectienevel. De gasnevel is niet het restant van de gas- en stofwolk waaruit de Pleiaden zijn ontstaan. Het betreft een gaswolk waar de jonge sterrenhoop (toevallig) met een snelheid van ongeveer 11 km/s doorheen beweegt. De hier zichtbare verdichting in het gas wordt ook wel de Merope-nevel genoemd, naar de ster die er vlakbij staat. De ster beweegt naar de nevel toe, en door de stralingsdruk vindt er een schifting plaats van de aanwezige stofdeeltjes. Kleine deeltjes worden sterker afgeremd door de stralingsdruk dan grote – deze laatste hebben hierdoor een ‘voorsprong’ gekregen en lijken in rechte banen naar de ster toe te vliegen. (bron: The Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

Hoewel de Orionnevel mogelijk dus op de Pleiaden zal gaan lijken, zal deze sterrenhoop vanaf de aarde gezien minder spectaculair zijn. De Orionnevel bevindt zich immers op een afstand van ongeveer 1300 lichtjaar en is daarmee ruim viermaal zo ver verwijderd als de Pleiaden.

Dit artikel is een publicatie van Astronieuws.
© Astronieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 08 januari 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.