Hoe ziet de Zon eruit na zijn dood?

De planetaire nevel Abell 39
De planetaire nevel Abell 39 heeft een diameter van ongeveer 5 lichtjaar en bevindt zich op een afstand van ongeveer 7000 lichtjaar van de Aarde. Credit: T.A. Rector (NRAO/AUI/NSF and NOAO/AURA/NSF) and B.A. Wolpa (NOAO/AURA/NSF)

Alle sterren gaan dood en uiteindelijk zal onze Zon, over ongeveer 5 miljard jaar, hetzelfde lot ondergaan. Als de voorraad waterstof eenmaal is uitgeput begint de laatste stadium van het leven van een ster. Onze Zon gaat dan bijvoorbeeld geweldig uitdijen en wordt een rode reus die uiteindelijk zal exploderen waarna er een kleine, compacte witte dwerg overblijft.

Maar hoe zal de Zon er uitzien als die is overleden? Astronomen hebben op deze vraag een nieuw antwoord gevonden.

De lengte van de levensduur van een ster is afhankelijk van de grootte. Onze Zon is een gele dwerg met een doorsnede van ongeveer 1,4 miljoen kilometer en een grootte van ongeveer 109 * de Aarde. Gele dwergen worden ongeveer 10 miljard jaar oud. Onze Zon is nu ongeveer 4,5 miljard jaar oud en dus halverwege zijn leven.

Als de voorraad waterstof is uitgeput begint de Zon zwaardere elementen te consumeren. Tijdens deze turbulente en snelle fase worden er grote hoeveelheden materiaal van de ster de ruimte in geslingerd en de Zon zwelt op tot wel 100 * zijn huidige grootte; ze wordt een rode reus. Daarna zal de Zon weer krimpen tot een extreem compacte witte dwerg met ongeveer de grootte van de Aarde.

Wat overblijft is een grote wolk van gas en stof, verlicht door de afkoelende witte dwerg, die de Zon de ruimte in heeft geslingerd tijdens zijn roerige fase als rode reus. Lang is onduidelijk geweest of deze gaswolk zichtbaar is of niet. Ongeveer 90% van de stervende sterren zenden een geestachtige stofhalo uit die duizenden jaren in stand kan blijven maar computermodellen die enkele tientallen jaren zijn ontwikkeld suggereerden dat een ster een massa van ongeveer twee zonsmassa moest hebben om een gaswolk te genereren die helder genoeg is om gezien te kunnen worden.

Echter deze voorspelling kwam niet overeen met het bewijs dat men in het heelal waarnam. Zichtbare nevels waren zichtbaar in jonge spiraalsterrenstelsels waarvan men weet dat er geen  sterren in voorkomen die aan het einde van hun leven eenvoudig gloeiende gasnevels kunnen produceren zoals de modellen voorspellen.

Maar ook in oude elliptische sterrenstelsels die gevuld zijn met sterren met een lage massa, zijn nevels zichtbaar en volgens de modellen zouden deze sterren niet in staat zijn om zichtbare gaswolken te produceren. Wetenschappers buigen zich al ruim 25 jaar over deze schijnbare tegenspraak.

Om het raadsel op te lossen ontwikkelden astronomen een nieuw computermodel om de levenscyclus van sterren te voorspellen. Volgens hun nieuwe berekeningen warmen rode reuzen tijdens het uitzetten waarbij ze gas en stof uitstoten, driemaal sneller op dan vorige modellen voorspelden. Deze versnelde opwarming zorgt er voor dat zelfs een lichtere ster zoals onze Zon in staat om een zichtbare nevel te produceren.

Ze ontdekten dat sterren met een massa van kleiner dan 1,1 zonsmassa een zwakkere nevel produceren en sterren met een massa van meer dan 3 zonsmassa heldere nevels produceren. De voorspelde helderheden liggen erg dicht in de buurt van de waargenomen helderheden. Na 25 jaar is dus ook dit probleem opgelost.

 

Eerste publicatie: 11 mei 2018
Bron: manchester.co.uk