Hoeveel sterren zijn er in het heelal?

Hubble Ultra Deep Field

Hubble Ultra Deep Field. Deze opname is gemaakt tussen 3 september 2003 en 16 januari 2004 in een gedeelte van het sterrenbeeld Fornax – Oven waar geen heldere sterren voorkomen (credit: Hubble/NASA/ESA)

Een amateurastronoom die op een heldere avond naar de sterrenhemel kijkt heeft er een hele uitdaging aan om alle sterren te tellen die met het blote oog zichtbaar zijn. Met grotere telescopen worden er meer sterren zichtbaar en dat zijn er zó veel dat we tijd te kort komen om ze allemaal te tellen. Dus hoe bepalen astronomen eigenlijk hoeveel sterren er in het heelal zijn?

De eerste uitdaging is proberen te bepalen wat het heelal eigenlijk is. Dat antwoord is eigenlijk al niet te geven want we weten niet of het heelal oneindig groot is of niet. Het waarneembare heelal gaat terug tot ongeveer 13,7 miljard lichtjaar maar er kan misschien nog veel meer zijn dat we niet kunnen zien. Er zijn astronomen die denken dat we misschien leven in een multiversum waar er andere universums als het onze zijn die deel uitmaken van een veel groter geheel.

Het eenvoudigste antwoord is misschien te verkrijgen door het aantal sterren te schatten dat zich in een standaard sterrenstelsel bevindt. Maar zelfs dat is al gevaarlijk want er zijn sterrenstelsels die beter zichtbaar zijn in zichtbaar licht of in infrarood licht. Ook spelen de nauwkeurigheden van de schattingen een grote rol.

In oktober 2016 verscheen er een artikel in het tijdschrift Science dat er, gebaseerd op de deep-field opnames van de Hubble Telescope, ongeveer 2 biljoen sterrenstelsels in het waarneembare heelal zijn. Dat is een factor 10 meer dan eerder werd aangenomen. Gemiddeld waren er ongeveer 100 miljoen sterren in een gemiddeld sterrenstelsel aanwezig.

Telescopen kunnen niet alle sterren in een sterrenstelsel zien. In 2008 werden er aan de hand van de Sloan Digital Sky Survey (die alle waarneembare objecten in eenderde van de sterrenhemel observeert) 48 miljoen sterren geschat, ongeveer de helft van wat astronomen verwachtten te zien in ons sterrenstelsel. Een ster als onze Zon is wellicht al helemaal niet zichtbaar in een dergelijke catalogus. Astronomen schatten het aantal sterren in en sterrenstelsel op basis van de massa van dat sterrenstelsel. Dit is ook uitermate lastig want zaken als donkere materie en de draaiing van het sterrenstelsel moeten er eerst uitgefilterd worden.

Missies zoals de GAIA van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA die in 2013 is gelanceerd, kunnen zorgen voor nieuwe antwoorden. GAIA zal ongeveer 1 miljard sterren in ons sterrenstelsel in kaart brengen. De missie borduurt voort op de Hipparchos missie die ongeveer 100.000 sterren heel nauwkeurig in kaart bracht en ongeveer 1 miljoen sterren minder precies.

GAIA zal gedurende 5 jaar alle 1 miljard sterren 70 keer monitoren. Op deze manier worden posities heel nauwkeurig in kaart gebracht maar ook de afstanden, bewegingen en de veranderingen in helderheid. De GAIA-missie zal de schattingen over hoeveel sterren er in het heelal zijn sterk kunnen verbeteren, aldus de ESA.

Waarneembare heelal

De Hubble Deep Field

De Hubble Deep Field in het sterrenbeeld Ursa Major, uitgevoerd in 1995

Als we de definitie inengen tot het waarneembare heelal – hetgeen we kunnen zien – dan vereist een schatting van het aantal sterren wel dat we weten hoe groot het heelal is. Het eerste probleem is dat het heelal uitdijt en het tweede probleem is dat de ruimte-tijd is gekromd.

Om het gemakkelijk te houden het volgende voorbeeld: licht van objecten heel ver van ons vandaan heeft ongeveer 13,7 miljard jaar nodig om de Aarde te bereiken waarbij we aannemen dat we de allerjongste objecten niet kunnen zien omdat in die tijd licht nog niet door het piepjonge heelal kon reizen. De straal van het waarneembare heelal is dus 13,7 miljard lichtjaar omdat het licht zo lang nodig heeft gehad om ons te bereiken.

Het is een logische manier om afstand te definiëren maar het past niet in hoe een relativist dit zou aanpakken. Een relativist zou een meetlat nemen en die verlengen zo ver dat nodig is. Dit geeft een heel ander antwoord waarbij sommige bronnen uitkomen op een straal van 48 miljard lichtjaar. Dit getal vertoont echter wel de nodige variatie en dat komt door de kromming van de ruimte-tijd. Op het moment dat de waarnemer de meting met de meetlat doet reist het licht met dezelfde snelheid en wordt de meting beïnvloed.

Sterrenstelsels waarnemen

Omdat sterren de neiging hebben om in groepen voor te komen is het gemakkelijker om ze te tellen als ze zich in een sterrenstelsel bevinden. Om een begin te maken om het aantal sterren te tellen moet je ook het aantal sterrenstelsels schatten en een consensus vinden voor de gemiddelde grootte van een sterrenstelsel.

Sommige schattingen zeggen dat de massa van ons sterrenstelsel overeenkomt met 100 miljard zonsmassa. Als je dan alle sterren in ons sterrenstelsel zou middelen dan zou het gaan om 100 miljard sterren maar uiteraard kleeft hier ook weer een groot nadeel aan want we weten helemaal niet hoeveel sterren er groter en kleiner zijn dan onze Zon. Weer andere schattingen spreken daarom over 200 miljard sterren in ons sterrenstelsel of misschien zelfs nog meer.

Foto’s van de Hubble laten zien dat het aantal sterrenstelsels onvoorstelbaar groot is gedurende verschillende waarneemexperimenten met steeds verbeterde instrumenten in de telescoop leverde steeds meer sterrenstelsels op.

In 1995 maakte de Hubble een opname van een heel klein gedeelte in het sterrenbeeld Ursa Major – Grote Beer en op die opname werden ongeveer 3000 zwakke sterrenstelsels gevonden. In 2003-2004 werd, met behulp van verbeterde instrumenten aan boord van de Hubble, een klein gedeelte van het sterrenbeeld Fornax – Oven gefotografeerd en op die opname werden 10.000 sterrenstelsels gevonden. In 2012 werd een nog gedetailleerdere opname gemaakt in Fornax en daarop werden 5500 zwakke sterrenstelsels gevonden.

Als we uitgaan van de erg ruwe schatting van 1 biljoen sterrenstelsels in het heelal en we vermenigvuldigen dat met de geschatte 100 miljard sterren van ons eigen sterrenstelsel dan wordt dat een enorm groot getal: 1.000.000.000.000.000.000.000.000 sterren. Dit aantal is vermoedelijk nog veel en veel te laag want hoe meer details we van ons heelal kunnen zien hoe meer sterrenstelsels er opduiken.

http://www.space.com/26078-how-many-stars-are-there.html

 

 

Eerste publicatie: 2 juni 2014
Laatste revisie: 21 mei 2017