Uit hoeveel sterren bestaat een sterrenstelsel?

Als mensen vragen naar het aantal sterren in ons melkwegstelsel dan zeggen we vaak dat er miljarden en miljarden sterren zijn. Maar hoe weten we dat eigenlijk?

Volgens astronomen is het eigenlijk een heel moeilijk te beantwoorden vraag. Je kan niet gewoon buiten gaan zitten en de sterren gaan tellen. De Andromeda-nevel is het dichtstbijzijnde sterrenstelsel. Het bevindt zich op een afstand van 2,3 miljoen lichtjaar. Met de grootste telescopen kunnen we in dit stelsel alleen maar de helderste sterren en enkele variabele sterren waarnemen. Een ster met de grootte van onze eigen Zon kunnen we er niet in zien, die is veel te klein. Astronomen moeten het dus hebben van schattingen. Ze kunnen daarvoor verschillende technieken gebruiken.

Sterren in de Melkweg
Opname van de Melkweg. Alleen al dit deel bevat een ontelbare hoeveelheid sterren (foto: ESO)

De belangrijkste methode die gebruikt wordt om het aantal sterren in een sterrenstelsel te schatte is door het bepalen van de massa van het stelsel. De massa van een sterrenstelsel kan geschat worden door te kijken naar hoe het stelsel ronddraait en door het spectrum van het stelsel te onderzoeken.

Alle sterrenstelsel bewegen van elkaar af. Dit kunnen we meten aan de hand van de roodverschuiving. In een ronddraaiend sterrenstelsel zal er echter een deel zijn dat een roodverschuiving vertoont en een deel zijn dat een blauwverschuiving vertoont: door de draaiing beweegt een deel van de sterren in een sterrenstelsel van ons vandaan en een deel van de sterren naar ons toe. Daarnaast moeten astronomen ook de oriëntatie van het sterrenstelsel t.o.v. ons weten om te komen tot een schatting. Deze oriëntatie is lang niet altijd nauwkeurig bekend en berust dus ook vaak weer op schattingen.

Astronomen maken gebruik van spectroscopie. Hierbij wordt een langgerekt object zoals een sterrenstelsel bekeken door een langgerekte spleet. Het doorvallende licht wordt gebroken met behulp van een prisma. Op deze manier worden de kleuren van een ster zichtbaar als de kleuren van een regenboog.

In deze kleuren zullen zwarte strepen zichtbaar zijn die worden veroorzaakt door bepaalde elementen uit het periodieke systeem. Aan de hand hiervan kunnen astronomen de samenstelling van een ster bepalen. Iedere ster heeft een unieke vingerafdruk die astronomen gebruiken om de verschillende types van sterren te onderscheiden. Dit soort spectroscopisch onderzoek kan gedaan worden met elke telescoop maar een telescoop in de ruimte zal dit werk het meest nauwkeurig kunnen uitvoeren.

Verschillende sterspectra
Spectra van verschillende type sterren

Hoeveel van de massa is sterren?

Er kan variatie zijn in de totale massa en de verdeling van de verschillende type sterren tussen sterrenstelsels die ongeveer dezelfde massa hebben. We weten dat elliptische sterrenstelsels over het algemeen meer K- en M-type rode dwergen bevatten dan spiraalvormige sterrenstelsels. Omdat elliptische stelsels ook ouder zijn zal er minder gas aanwezig zijn.

Als astronomen eenmaal de massa van een sterrenstelsel weten dan moeten ze zien te achterhalen hoeveel van die massa voor sterren is gereserveerd. De meeste massa van een sterrenstelsel wordt ingenomen door donkere materie. Astronomen weten nog niet precies wat donkere materie is.

In een gemiddeld sterrenstelsel zal ongeveer 90% van de massa uit donkere materie bestaan. Het resterende deel bestaat voor een groot gedeelte uit gas en stof. Astronomen schatten dat een gemiddeld sterrenstelsel voor ongeveer 3% uit sterren bestaat. Hoeveel sterren dit dan zijn is moeilijk te bepalen want de grootte van de sterren kan enorm verschillen.

Het aantal sterren blijft altijd een schatting

Is er dan een manier om het exacte aantal sterren in een sterrenstelsel te bepalen? Nee, het blijft altijd een schatting. Een berekening laat zien dat ons eigen sterrenstelsel een massa heeft die overeen komt met ongeveer 100 miljard zonsmassa’s. Dat zou je gemakkelijk kunnen vertalen naar 100 miljard sterren aannemende dat er sterren zijn die zwaarder zijn dan onze Zon en er sterren zijn die lichter zijn dan onze Zon. Echter er zijn ook berekeningen die zeggen dat ons sterrenstelsel een massa heeft van ongeveer 400 miljard zonsmassa’s.

Alle getallen blijven benaderingen die gebaseerd zijn op modellen. Hoe beter astronomen modellen over sterren stelsels op kunnen stellen hoe nauwkeuriger deze benaderingen zullen worden maar het zal een onmogelijkheid blijven om alle sterren één voor één te tellen om zo het exacte aantal vast te stellen.

 

Eerste publicatie: 24-05-2014
Laatste keer bijgewerkt op: 8 oktober 2016