VERSLAG VAN DE BIJEENKOMST VAN 28/10/2011

Nadat iedereen voorzien was van warm en/of  koud stelde Dirk zich kandidaat om deze bijeenkomt te begeleiden en Jan werd bereid gevonden om een verslag van deze avond te maken.

 Administrativa

Het vorige verslag werd, na een kleine opmerking over het foutief schrijven van de naam van Franky, (moet zonder C) zonder verdere opmerkingen goedgekeurd.

 Open agenda

1. 1.      Franky heeft foto’s gemaakt en wil zijn werkwijze even toelichten aan de groep

Hij toonde ons prachtig geslaagde opnamen van de Andromedanevel. Voor deze opnamen had hij een donkere locatie gezocht tussen Lommel en Postel. We zagen bijzonder goed geslaagde foto’s waarbij we toelichting kregen over de gebruikte belichtingstijden, ingestelde ISO-waarden enz.  Het verschil tussen 400 ISO en 200 ISO was duidelijk zichtbaar bij het vergroten van de opnames. We zagen zelfs de stofbanden in de nevel. Prachtig werk Franky…

1. 2.      Jan stelde de vraag:Waarvan komt het woord “magnitude” in de sterrenkunde?

Hierop wist Dirk meteen te zeggen dat het verschil in magnitudeschaal wordt verkregen door de telescoop af te dekken en Job merkte op dat er twee soorten zijn: de schijnbare- en de absolute magnitude. Na even overleggen werden de definities duidelijk: Schijnbare magnitude is een schaal voor de helderheid van een ster zoals wij die visueel waarnemen, ongeacht of deze ver weg of dichtbij staat. De absolute magnitude is de helderheid van de ster die ze effectief uitstraalt. Om dit te bepalen wordt de afstand van de ster teruggebracht naar een afgesproken afstand van 10 parsec.

1. 3.      Fons stelde de vraag: Zijn er meer dan 1 universum?

De vraag van Fons kwam naar aanleiding van de aandacht in de pers voor de voordracht van Stephen Hawking in Leuven. Volgens enkele wetenschappers zouden er mogelijk meerdere universa te vinden zijn langs theoretische weg. Er werden enkele theorieën zoals unificatietheorie, stringtheorie, wormgaten, snaartheorie zonder verder verduidelijking aangehaald, maar een antwoord of verduidelijking moest achterwege blijven omdat deze materie boven ons petje gaat.

1. 4.      Franky meldde dat planetoïde EROS op 31 jan 2012 te zien is (met de kijker)

Ze bevindt zich dan op een afstand van 0.179 AE. Lambert dacht te weten dat er een missie is gepland om hiervan monstermateriaal naar de aarde te halen.

1. 5.      Lambert vertelde dat er melding is van een “Aard-Trojaan”

Een trojaan is een brokstuk dat zich in de baan van een planeet bevindt en voor of achter de planeet mee rond de zon reist. Hierover mogelijk volgende bijeenkomst meer.

 Na de open agenda stelde Dirk voor om even kort te pauzeren om dan het woord te geven aan Jan Hermans voor het hoofdthema:

Het hertzsprung-russell diagram

Visueel lijken sterren allemaal hetzelfde behalve dat sommigen helderder zijn dan anderen. Toch is er veel onderzoek gedaan naar de indeling van sterren.

Al in 200 v.C. vond Hyparchos dat de sterren die hij met het blote oog zag best werden ingedeeld in 6 grootteklassen (0-6) a.h.v. hun helderheid. 0 (20tal) = de helderste en klasse 6 de zwakste.

Newton experimenteerde omstreeks 1665 met prisma’s en stelde vast dat wit licht uit 7 hoofdkleuren bestaat. Hij vond het continue spectrum. Later zag Wollaston (eng) lijnen in spectrum maar dacht aan scheidingslijnen tussen de kleuren waren tot in 1814 Fraunhofer met een prisma en een telescoop bij de lijnen zag dat het licht was geabsorbeerd.(absorptielijnen)

Bunsen en Kirchhof stelden nadien vast dat elk gas specifieke lijnen vertoont als het wordt verwarmd. (emissielijnen)

Het spectrum geeft enorm veel informatie. Sterren stralen in allerlei kleuren, hebben specifieke spectraallijnen en de kleur staat rechtstreeks is relatie tot de temperatuur… Genoeg voor een poging te ondernemen om de sterren te sorteren op type.

Pater Angelo Secchi onderzocht op de sterrenwacht van het Vaticaan spectra van meer dan vierduizend sterren en ontdekte dat hij de meeste sterspectra in vier verschillende soorten kon indelen.

• ·         Type I: Witte of blauwe sterren met duidelijke absorptie lijnen van waterstof.
• ·         Type II: Gele of oranje sterren met veel metaallijnen (de zon behoort hiertoe).
• ·         Type III: Oranje tot rode sterren met brede absorptiebanden.
• ·         Type IV: Rode sterren met absorptielijnen van koolstof.

Elders waren er eind 19^e eeuw veel sterren ingedeeld in spectraalklassen (indeling op sterkte van waterstoflijnen) en genoteerd van A, B,C …O . Na verfijning werd de uiteindelijke indeling: O, B, A, F, G, K, M, Deze classificatie geldt ook vandaag de dag nog steeds en genoemde rangorde is zuiver toevallig ook een rangschikking naar kleur en temperatuur.

De O- en B-sterren zijn blauwwit van kleur. De A- en F-sterren zijn wit. De G-sterren geel en de K- en M-sterren hebben een oranjerode kleur.

De O-sterren zijn ook het heetst, de M-sterren zijn het koelst.

 In het begin van de 20^e eeuw merkten de Deense sterrenkundige Eynar Hertzsprung en de Amerikaanse Henry Russell onafhankelijk van elkaar op, dat de spectraalklasse (kleur) van sterrren iets te maken had met de absolute helderheid.

Hertzsprung rekende eerst alle sterren terug naar absolute magnitude. Hij plaatste ze hiervoor allen naar 10 parsec.of 32.5 Lj. Door het plaatsen van die sterren op een diagram verkreeg men een puntenwolk waarin op de verticale as de absolute helderheid van een ster staat, uitgedrukt in absolute magnitude of als de logaritme van de lichtkracht uitgedrukt in zonlichtkracht. (dit is de totale hoeveelheid energie die de ster per seconde uitstraalt).

Op de horizontale as van dit diagram vindt men de effectieve oppervlaktetemperatuur of het spectraaltype van de ster. De ‘koude’ sterren bevinden zich rechts op dit diagram, de ‘hete’ sterren links.

De meeste sterren bevinden zich in een band die het diagram doorkruist van linksboven naar rechtsonder, en die men de hoofdreeks noemt.

Indien de sterren in het diagram geplaatst worden valt het op dat circa 90% van de sterren op een zeer nauwe band van links boven tot rechts onder liggen. Dit is de hoofdreeks. Na de eerste indeling ging Russell ervan uit dat hij hiermee de levensloop van de sterren via de hoofdreeks kon weergeven. Beginnend met lage temperatuur en uiteindelijk eindigen met grote lichtkracht. Het klonk logisch maar hij liep al snel vast bij sommige sterren.

Dat deze band 90% van de sterren bevat komt van het feit dat een ster 90% van haar levensduur in de stabiele fase van waterstofverbranding in de kern doorbrengt. Voor deze sterren geldt tijdens deze stabiele fase een vrij strikt verband tussen temperatuur, lichtkracht, massa en straal. Die vier parameters stijgen of dalen samen, maar een vijfde parameter, de totale levensduur van de ster, die ook aan deze vier verbonden is, varieert omgekeerd: hoe heter, helderder, zwaarder en groter de ster, hoe korter de levensduur.

Vergeleken met onze zon staan alle koelere sterren rechts en hetere links van de lijn. Ze vonden ook dat alle sterren boven een horizontale lijn lichtsterker en groter waren; onder de lijn kleiner en lichtzwakker. Maar er waren ook een aantal sterren die hier niet aan voldeden. Sommige koele rode sterren waren heel helder en groot. De enige mogelijkheid was dat deze sterren een enorm groot oppervlak moesten hebben om toch nog genoeg licht uit te stralen bij lage temperatuur.

Reuzentak:

De reuzentak is het gebied in het Hertzsprung-Russelldiagram waar de reuzensterren staan, sterren die van de hoofdreeks af geëvolueerd zijn. Sterren met een massa van minder dan ongeveer 10 zonsmassa‘s worden de reuzen die hier worden beschreven, zwaardere sterren worden rode superreuzen na hun hoofdreeks.

De reuzentak is verder onderverdeeld in de rode reuzentak, de horizontale tak en de asymptotische reuzentak. In ieder van deze ‘takken’ bevinden de sterren zich in een ander evolutiestadium.

Rode reuzen:

Op de rode reuzentak staan sterren die al het waterstof in hun kern hebben omgezet in helium. Ze zijn net van de hoofdreeks af geëvolueerd. In een schil rond die heliumkern wordt waterstof uit de mantel van de ster omgezet in helium en toegevoegd aan de heliumkern. De heliumkern wordt hierdoor als maar zwaarder, compacter en heter, waardoor de mantel van de ster uitzet en door het grotere oppervlak afkoelt; de ster wordt een rode reus.

Horizontale tak:

Wanneer de temperatuur in de heliumkern van een rode reus is opgelopen tot ongeveer 200 miljoen Kelvin, kan helium fuseren tot koolstof en zuurstof. In sterren lichter dan circa 2,3 zonmassa’s start de heliumfusie in de sterkern heel plotseling in wat de heliumflits genoemd wordt; in zwaardere sterren komt de fusie geleidelijk op gang. Met het fuseren van helium in de kern krimpt de ster weer en komt op de horizontale tak terecht.

Sterren op de horizontale tak zijn groter, koeler en helderder dan ze op de hoofdreeks waren en verbranden dus helium in de kern in plaats van waterstof.

Asymptotische reuzentak:

Wanneer al het helium in de kern van een ster uit de horizontale tak is omgezet in koolstof en zuurstof, krimpt de kern net als aan het einde van de hoofdreeks, totdat de fusie hier ook in een schil om de kern kan plaatsvinden. Direct om de koolstof-zuurstof-kern heen bevindt zich de schil waar heliumfusie plaatsvindt, verder naar buiten is nog steeds de schil waar waterstoffusie gaande is. Tijdens de verdere evolutie ‘eten’ de twee schillen zich een weg naar buiten, waardoor de koolstof-zuurstof-kern steeds zwaarder wordt. Bovendien komen de twee schillen steeds dichter bij elkaar te liggen, waardoor diep in de ster instabiliteit optreedt die bekend staat als thermische pulsen.

Door de hoge temperatuur in de kern is de ster voor de tweede keer gaan opzwellen tot een reus. Deze keer spreken we van de asymptotische reuzentak. De ster wordt nu nog groter dan op de rode reuzentak en gaat ritmisch pulseren, met een periode van ongeveer een jaar. Naar het prototype van de lang-periodieke variabele ster Mira worden deze pulsaties Mira-pulsaties en de sterren Mira-variabelen genoemd. Wanneer zo’n Mira-variabele z’n maximale grootte bereikt, koelt het oppervlak nog meer af en er vormt zich stof. Dit stof, de lage zwaartekracht aan het oppervlak en de hoge lichtkracht van de ster zorgen ervoor dat de ster in een hoog tempo zijn buitenste lagen verliest, totdat alleen de kern overblijft.

Die kern is in eerste instantie enorm heet en zijn felle UV-straling doet het omringende gas (de vroegere mantel van de ster) oplichten als een planetaire nevel. De kern zelf wordt een witte dwerg en koelt, bij gebrek aan verdere kernfusie, alleen nog maar af tot een witte dwerg.

Witte dwergen:

Onder de hoofdreeks vindt met een groep witte dwergen. Dit zijn eindproducten van sterren met lage massa. De weinige energie die ze nog uitstralen is thermische afkoeling. In deze “sterren” vinden geen kernfusies meer plaats. Het zijn resten met een massa van een kleine ster, maar met de afmeting van een planeet.

Blauwe reuzen

Links bovenaan op de hoofdreeks bevinden zich nog de blauwe reuzen. In tegenstelling tot rode reuzen zijn het echte hoofdreekssterren met een enorm hoge massa. De blauwe kleur is een gevolg van hun hoge temperatuur (tienduizenden Kelvin). Ze stralen het grootste deel van hun energie uit in het ultraviolet. De hogere massa gaat gepaard met een nog veel hogere lichtkracht waardoor de totale levensduur drastisch lager is dan bij een ster zoals de zon.

 Evolutiepad

De sterren bevinden zich direct na hun vorming op de hoofdreeks en ze blijven daar circa 90% van hun totale levensduur. Als de waterstof in de kern is gefuseerd tot helium zal de kern door de zwaartekracht inkrimpen. Dit heeft twee gevolgen: ten eerste zal de temperatuur in de kern stijgen tot een niveau dat kernfusie van helium in zwaardere elementen op gang komt. Ten tweede zal rond de samentrekkende ster een zone ontstaan waarin waterstofverbranding plaatsgrijpt; de zogenaamde waterstofschilverbranding. De grote energieproductie die hiermee gepaard gaat doet de lichtkracht van de ster stijgen en de buitenlagen enorm uitzetten. De ster wordt een rode reus en verlaat de hoofdreeks om zich langs de rechterzijde van het diagram naar omhoog te bewegen. De verdere evolutie wordt dan sterk bepaald door de massa van de ster. Het pad dat een ster tijdens haar evolutie in het Hertzsprung-Russell-diagram volgt heet een evolutiespoor.

 diagram

De verticale as bevat de absolute (werkelijke) hoeveelheid energie die de ster uitstraalt en wordt uitgedrukt in de logaritme van de lichtkracht. ( met de lichtkracht van onze zon (3.85 10^26 joule/sec) als eenheid)

Als op de horizontale as ook de temperatuur logaritmisch wordt uitgezet, liggen sterren met gelijke straal op evenwijdige rechte lijnen in het diagram. De afstanden tussen de lijnen van gelijke straal stemmen ook overeen met de logaritme van de straal. Bijvoorbeeld: de afstand tussen de lijn met sterren van 1 zonstraal en die van 10 zonstralen is gelijk aan de afstand tussen de lijnen van 10 en 100, of van 100 en 1000 zonstralen.

 Om deze uiteenzetting af te sluiten wilde Jan nog even een kort filmpje tonen hoe de indeling van sterren uit de bolhoop Omega Centauri verloopt volgens het diagram, maar dit lukte helaas niet en dus moest het slot van deze toelichting voortijdig worden aangekondigd.

 Omstreeks 23h30 dankte Dirk iedereen voor hun aanwezigheid en inbreng en sloot hiermee de bijeenkomst af.

jh

BESTUUR

De afgelopen periode zijn er steeds meer collega’s/leden heel actief en enthousiast bezig met sterrenkunde. Misschien zijn er in onze kring ook leden die interesse hebben om een of andere bestuursfunctie uit te voeren. Bent u zo iemand, geef dan uw kandidatuur op bij de redactie.

Op de algemene ledenvergadering krijgt iedereen gelegenheid aan de bestuursverkiezing deel te nemen.