Je leest:

Nevels magnetisch gevormd?

Nevels magnetisch gevormd?

Auteurs: en | 17 januari 2005

Een team van Duitse astronomen heeft magneetvelden ontdekt rond de sterren in vier planetaire nevels. De onderzoekers denken dat die magneetvelden verantwoordelijk zijn voor de ongewone vormen van de nevels.

Zonachtige sterren stoten aan het eind van hun leven gas uit; deze uitdijende schillen gas heten planetaire nevels. Een zonachtige ster produceert het grootste gedeelte van zijn 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”.

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.

De Butterfly-nebula (vlindernevel) heeft catalogusnummer NGC 6302 en is duidelijk niet bolvormig: waarschijnlijk hebben krachtige magneetvelden de geioniseerde gassen van de nevel in deze prachtige vorm gedwongen. bron: European Southern Observatory (ESO)Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

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.

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 zóveel 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.

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 ons eigen 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.

Vier centrale sterren van vier planetaire nevels werden bekeken en in alle vier vond het team magneetvelden. De vier sterren werden gekozen omdat hun planetaire nevels (NGC 1360, HBDS1, EGB 5 en Abell 36) allemaal niet-bolvormig zijn. 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.

Polarimetrische observaties met de VLT hebben de afgelopen jaren geleid tot de ontdekking van magnetische velden in een groot aantal sterren waarvan de evolutie vergevorderd is. naast een beter begrip van de schitterende vormen van planetaire nevels zijn wetenschappers dankzij deze metingen ook een stap dichterbij het verklaren van de relatie tussen magneetvelden en het gedrag van sterren.

Dit artikel is een publicatie van Universe Today.
© Universe Today, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 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.