Zoektocht naar het ontstaan van sterren

Hoe ontstaan sterren? Daarover is nog veel onduidelijk. Hoe beginnen lichte sterren zoals onze zon en vormen planeten zich rondom deze sterren? En hoe ontstaan zware sterren en worden ze eigenlijk zo zwaar? Daar probeer ik achter te komen met behulp van verschillende soorten telescopen en technologie!

12 april 2023

Wat gebeurt er precies als er een ster ontstaat? Daarover is nog veel onbekend, maar een aantal dingen weten we al wel. Zowel bij het onstaan van lichte als zware sterren weten we dat de schijf die rondom de ster draait tijdens het ontstaansproces van de ster een belangrijke rol speelt (zie afbeelding 1 als voorbeeld van zo’n schijf). De samenstelling van de schijf, de grootte, verhouding gas en stof in de schijf, de temperatuur en de vorm van de schijf zijn allemaal belangrijke eigenschappen die ik in mijn onderzoek naar het ontstaan van sterren wil weten. Daarvoor maak ik gebruik van telescopen. En er zijn een heleboel verschillende telescopen nodig om een compleet plaatje te maken van zo’n schijf rondom een jonge ster. Zoals optische telescopen, infraroodtechnologie, James Webb Space Telescope en submillimetertelescopen.

Een illustratie van een schijf. Planeten ontstaan uit de resterende moleculaire wolk waaruit de ster is ontstaan. Binnen deze schijf bevinden zich de fundamentele elementen die nodig zijn voor planeetvorming en potentieel leven.
NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

Optische telescopen

Kort gezegd gebruiken we optische telescopen voor de buitenkant van schijven en de sterren zelf. Om de binnenste delen van de schijf te kunnen zien, hebben we infrarood- en submillimeter-telescopen nodig (zie afbeelding 2). Hieronder zijn een paar voorbeelden:

Optische telescopen zijn gevoelig voor het zichtbare licht dat van de ster en schijf komt. Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) in Chili zagen wetenschappers de buitenkant van stofschijven rondom jonge sterren en de sterren zelf. De binnenkant van de schijf, waar planeten zich vormen zijn met deze telescopen echter niet waar te nemen, daarvoor heb je infraroodstraling nodig.

De Unit Telescopes van de Very Large Telescope (VLT) op ESO's Paranal Observatorium, hier onder de Melkweg. — De Very Large Telescope (VLT) van de ESO. Uit de uiterst rechtse behuizing schiet de oranje straal van een lasergeleide ster de nachtelijke hemel in en baadt het terrein in zijn warme gloed.
ESO/A. Ghizzi Panizza (www.albertoghizzipanizza.com)

Infraroodstraling

Infraroodstraling heeft een langere golflengte dan zichtbaar licht en straalt daarom door stof en gas heen. Met deze telescopen zie je dus de binnenkant van stofschijven waar planeten vormen. Vaak maken we onderscheid tussen kortere infrafood (NIR) golfen, die de warmere delen van de schijf zien, en de langere infrarood (MIR) golfen. Een belangrijk voorbeeld hiervan is de James Webb Space Telescope (JWST).

James Webb Spare Telescope

Met de lancering van de JWST, krijgen we nu hele nieuwe plaatjes van deze schijf met allerlei moleculen uit de koudere delen van de schijf. Nu proberen we de aanwezigheid van deze moleculen in deze jonge sterren en schijven beter te begrijpen. Ik zit zelf in een groot samenwerkingsverband waar we de beschikking hebben over een grote aantal plaatjes van deze schijven.

Submilimetertelescopen

Submillimetertelescopen richten zich op de koude delen van de schijf met de grootste concentratie stofdeeltjes. De Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chili is een voorbeeld van zo’n telescoop. Deze telescoop leverde al veel nieuwe inzichten op over de structuur van schijven rondom sterren. ALMA toonde bijvoorbeeld aan dat er allerlei structuren in de schijven zitten die stofdeeltjes kunnen vasthouden. Dat kan belangrijk zijn bij het ontstaan van planeten in die schijven. We zijn natuurlijk heel benieuwd of zoiets ook ooit bij het ontstaan van onze aarde rond de zon is gebeurd.

De submillimetertelescoop richt zich op de koude delen van de schijf met de grootste concentratie stofdeeltjes. De Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chili is een voorbeeld van zo’n telescoop.
Courtesy NAOJ

Wil je een schijf rondom een ster echt goed begrijpen, dan is het slim om gebruik te maken van al deze telescopen. Omdat het gebruik van deze telescopen stuk voor stuk veel deskundigheid vraagt, werkt het voor mij en mijn collega’s vaak het beste om een grote samenwerking te zoeken of op te zetten om zo alle kennis samen te brengen en er met z’n allen wat van te leren. Want alleen door zoveel mogelijk kennis met behulp van al die verschillende telescopen en technologie snappen we straks pas echt hoe sterren ontstaan!

Reageer