Je leest:

Staart-ster

Staart-ster

Auteur: | 17 augustus 2007

De bekende veranderlijke ster Mira in het sterrenbeeld Walvis sleept een ‘staart’ van gas achter zich aan.

De bekende veranderlijke ster Mira in het sterrenbeeld Walvis blijkt een ‘staart’ van gas achter zich aan te slepen met een lengte van maar liefst dertien lichtjaar. Dat is ontdekt met behulp van de in april 2003 gelanceerde NASA-satelliet GALEX (Galaxy Evolution Explorer), die het heelal op ultraviolette golflengten onderzoekt.

Ultraviolet mozaïek van Mira en haar staart, samengesteld uit GALEX-opnamen van 18 november tot 15 december 2006. (bron: NASA/JPL-CalTech.)

Mira beweegt met een snelheid van 130 kilometer per seconde door ons melkwegstelsel. De gasstaart die de ster achter zich aan sleept, bestaat uit materiaal dat door de traag pulserende ster de ruimte in is geblazen. De in ultraviolet licht gloeiende staart is zo lang als vier volle manen aan de hemel. Maar omdat hij niet zichtbaar is in andere golflengten van het licht, is hij nooit eerder opgemerkt. De staart is zo’n dertigduizend jaar oud. Aan de hand van variaties in breedte en helderheid van de staart hopen astronomen meer te weten te komen over het massaverlies de ster in de afgelopen dertigduizend jaar.

Wonderbaarlijk

De nu ontdekte ‘staart’ van Mira is maar een van de eigenaardigheden van de op 400 lichtjaar afstand staande ster. Mira staat al meer dan vier eeuwen lang bekend als een wonderlijke ster. Soms straalt Mira helderder dan de Poolster. Maar snel daarna verdwijnt ze voor lange tijd weer uit het zicht.

De eerste die Mira opmerkte, was de Oost-Friese amateur-astronoom David Fabricius. Op 13 augustus 1596 observeerde hij het sterrenbeeld Cetus (Walvis) en zag op enige afstand van de ‘kop’ van dit sterrenbeeld een ster die hem nog nooit eerder was opgevallen. De ster was van magnitude 3, dus relatief helder ten opzichte van de naburige, meest zwakke sterren. Een paar weken later kon Fabricius de ster echter niet meer vinden.

Fabricius dacht er niet verder over na. Als predikant van de Hervormde Kerk in Resterhave had hij vermoedelijk de handen vol aan zijn gemeente. Eens, toen hij zijn preek hield, donderde hij dat er een gans van hem was gestolen. Als de dief zich niet vrijwillig aangaf, zou zijn naam de volgende zondag tijdens de dienst worden onthuld. Die bedreiging had Fabricius beter niet kunnen uiten. Nog voordat de week om was, werd hij vermoord. Ongetwijfeld door de ganzendief.

De Duitse astronoom Johannes Bayer observeerde de ster vervolgens in 1603, maar miste evenals Fabricius waar het bij de ster precies om gaat. Bayer catalogiseerde de ster als Omicron Ceti. Weer verdween de ster na een paar weken. Vermoedelijk was Bayer niet op de hoogte van Fabricius’ waarneming. Anders had hij misschien wel doorgedacht.

In december 1638 werd Mira voor de derde keer opgemerkt. Dit keer door de twintigjarige Fries Jan Fokkes Holwarda, die later hoogleraar in de logica werd te Franeker. Holwarda ging na of er eerdere observaties waren geweest. Hij stuitte op de verslagen van Fabricius en Bayer. Om drie novae (‘nieuw’ opflitsende sterren door een steruitbarsting) op dezelfde plaats te zien, leek Holwarda te veel toeval. Daarom concludeerde hij terecht dat hier sprake was van een veranderlijke ster, die periodiek helderder wordt en daarna weer verflauwt. In 1648 zag Johannes Hevelius in Danzig dezelfde ster weer tijdens zo’n heldere fase. Hij noemde haar Mira, Latijn voor ‘de wonderbaarlijke’. Dat is de naam gebleven die we vandaag de dag nog voor de ster gebruiken.

De gemiddelde periode van lichtwisselingen van Mira bedraagt 332 dagen. Haar fase van maximale helderheid komt elk jaar dus ongeveer een kalendermaand vroeger. Ongeveer, want zoals gezegd gaat het om een gemiddelde periode. Het werkelijke maximum kan wel drie weken voor of na het voorspelde maximum plaatvinden. Als Mira volledig is ‘uitgeblust’, is ze van magnitude 10 of 11 en kan slechts met middelgrote telescopen worden waargenomen. In november 2007 is de ster weer op haar helderst en met het blote oog te zien.

De veranderingen in helderheid van Mira, gemeten door waarnemers van de American Association of Variable Star Observers (AAVSO).

Met een 15-cm kijker is ook de begeleider van de ster te zien. Die is ook van de tiende magnitude. Beide sterren vertonen een duidelijk kleurverschil. Mira is oranje-rood, de begeleider is blauw-wit. Voor zover bekend is de laatste een subdwerg. Hij is kleiner dan onze zon, maar wel veel helderder en massiever. Mira zelf is een rode reus van spectraaltype M. Ze lijkt dus enigszins op Betelgeuze in het sterrenbeeld Orion. Ook Betelgeuze is trouwens veranderlijk in lichtsterkte, maar kent wat dat betreft weinig regelmaat. Bovendien bedragen de lichtwisselingen van Betelgeuze slechts tienden van magnituden.

Mira (op de bovenste foto rechts), en haar begeleider. De afstand tussen de twee sterren bedraagt 70 maal de afstand van de aarde tot de zon. De foto werd gemaakt met de Hubble-ruimtetelescoop. (bron: STScI.)

Als Mira haar maximale helderheid bereikt, zwelt zij op tot een enorme bol van zo’n 500 zonsdiameters. De gemiddelde dichtheid van de ster is dan nog slechts 0,0000002 maal die van onze zon. Dat komt neer op een laboratoriumvacuuüm. Natuurlijk is de dichtheid in de kern van de ster veel hoger. Dat brengt ons op de reden waarom Mira periodiek opzwelt en weer inkrimpt. Rode reuzensterren zijn ouder dan normale ‘hoofdreeks-sterren’ en hebben de waterstofvoorraad in hun kern uitgeput. Om toch genoeg energie op te wekken, vinden daar andere kernfusiereacties plaats, of staan op het punt te ontbranden. Totdat zich een nieuw evenwicht heeft ingesteld, is zo’n ster een tijdlang instabiel.

Wanneer de energie die in het inwendige van zo’n ster wordt vrijgemaakt wat toeneemt, neemt ook de druk die wordt uitgeoefend door de straling toe. Daardoor zwelt de ster op. Als de overtollige energie is uitgestraald, zal de uitdijing niet direct tot stilstand komen. Als gevolg van de traagheid van de bewegende massa gaat de uitdijing nog even door. De uitdijing stopt pas als de zwaartekracht de overhand krijgt. De ster zal dan inkrimpen, voorbij het evenwichtspunt schieten, enzovoort, totdat de hele cyclus zich herhaalt. Het resultaat is een pulserende ster. Mira is het prototype van de zogenaamde langperiodieke variabelen: rode reuzen met een pulsatieperiode langer dan 75 dagen en helderheidsveranderingen van 2,5 tot 6 magnituden of meer. Er zijn momenteel vijfduizend ‘Mira-sterren’ bekend. Maar Mira zelf is en blijft de wonderbaarlijkste.

Artistieke weergave van de rode reuzenster Mira en de begeleidende blauwe dwergster, die via een accretieschijf een deel van de door Mira uitgestoten massa naar zich toe trekt. (bron: M.Weiss (CXC) )

Shrinivas Kulkarni, van het California Institute of Technology, ontdekte bijvoorbeeld dat Mira niet rond is, maar afgeplat. Kulkarni gebruikte de 5-metertelescoop op Mount Palomar en mat de diameter van de ster in verschillende richtingen. In één richting gemeten was die tien procent minder dan de richting loodrecht daarop. John Baldwin, die soortgelijke waarnemingen deed met de William-Herschelltelescoop op de Canarische Eilanden, meent dat dit verschil veroorzaakt wordt door een sterke ‘sterrewind’. Door die sterrewind worden op bepaalde plaatsen delen van het steroppervlak de ruimte in geblazen.

Een alternatieve verklaring, ook afkomstig van Baldwin, is nog leuker. Wellicht pulseert Mira helemaal niet als een mooie bol? Wat de astronoom bedoelt is dit: Mira is vermoedelijk één grote, gloeiende plumpudding. Als ze opzwelt, trilt ze heen en weer. Dat uit zich in verschillende diameters naar verschillende kanten. Aan de hand van de geschiedenis van de nu ontdekte ‘staart’ achter de ster, zal vermoedelijk snel blijken welke van beide hypothesen de juiste is.

Dit artikel is een publicatie van Astronet.
© Astronet, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 augustus 2007

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.