Site icon Kuuke's Sterrenbeelden

Wat zijn veranderlijke sterren?

De ster RS Puppis, gefotografeerd door de Hubble Space Telescope. De ster is één van de helderste Cepheïden in ons sterrenstelsel die we kennen. (credit: NASA/ESA/Hubble Heritage Team)

Veel sterren schijnen niet constant

Als je de sterrenhemel bekijkt dan lijkt het of de sterren niet veranderen en eeuwig hetzelfde zijn. Af en toe kan je een nova of een supernova waarnemen. Dit lijken nieuwe sterren maar dergelijke gebeurtenissen duren maar enkele weken waarna ze weer onzichtbaar worden voor ons. Los van die tijdelijke herinneringen dat het heelal rusteloos is en altijd verandert lijken de sterren aan de nachtelijke hemel altijd constant te schijnen. Maar veel sterren zijn helemaal niet constant. Hun helderheid varieert in de tijd. We noemen een ster “veranderlijk” als het licht, gezien vanaf de Aarde, varieert in helderheid, de ster wordt lichtzwakker en wordt daarna weer helderder.

Veranderlijke sterren zijn helemaal niet zeldzaam of ongewoon. In 2020 hadden astronomen al meer dan 2 miljoen veranderlijke sterren gevonden en dan voornamelijk al in ons eigen sterrenstelsel;. Het is niet ongebruikelijk dat amateurastronomen interessante en bruikbare wetenschappelijke ontdekkingen doen over veranderlijke sterren.

De meeste sterren hebben enige variatie in hun helderheid. Onze Zon bijvoorbeeld varieert gedurende zijn 11-jarige cyclus ongeveer 1% in helderheid. Een ster wordt niet als veranderlijk geclassificeerd als de helderheidsfluctuatie niet vanaf de Aarde is waar te nemen.

Het dramatisch zwakker worden van Betelgeuze

De helderheidsveranderingen van heldere sterren zijn zelden zichtbaar met het blote oog. Zelfs als de helderheid in een relatief kort tijdsbestek (enkele uren) plaatsvindt. Om de meeste veranderlijke sterren waar te nemen is het nodig om de helderheid gedurende langere periodes waar te nemen. Maar er zijn ook sterren waarvan de helderheid in een korte tijd merkbaar varieert.

Een beroemd voorbeeld is de rode superreus Betelgeuze in het sterrenbeeld Orion. Betelgeuze is een van de helderste sterren aan onze sterrenhemel. Het is een opvallende ster in een herkenbaar sterrenbeeld en dus ontstond er wereldwijde astronomische ophef toen eind 2019 Betelgeuze ineens veel zwakker werd. In februari 2020 was Betelgeuze maar half zo helder als normaal. Betelgeuze is een ster die het einde van zijn leven nadert. Men verwacht dat de ster binnen nu en 100.000 jaar als een supernova zal exploderen. Zou het afzwakken een teken zijn dat Betelgeuze zou gaan exploderen?

Betelgeuze explodeerde niet en de helderheid is nu weer normaal, astronomen zeggen dat als de interne processen in sterren zoals Betelgeuze beginnen te veranderen dit gepaard gaat met het afstoten van enorme wolken van donker stof. Astronomen denken dat dergelijke stofwolken er voor hebben gezorgd dat de ster, vanaf de Aarde gezien, tijdelijk veel minder helder was.

Zal Betelgeuze dit opnieuw doen? Misschien wel maar als dan kunnen we niet voorspellen wanneer.

Worden alle veranderlijke sterren helderder en weer zwakker als gevolg van wolken stof die de sterren bedekken? Nee, er zijn verschillende redenen waarom een ster van helderheid verandert en daarom is het wel handig om veranderlijke sterren in categorieën in te delen.

Betelgeuze in januari 2019 en december 2019: ESO/M. Montargès et al.

Intrinsiek veranderlijke sterren

Intrinsiek veranderlijke sterren zijn die sterren waarvan de helderheid verandert als gevolg van gebeurtenissen in de ster zelf.

Cepheïde veranderlijke sterren zijn het belangrijkste type. Dit soort sterren zijn pulserende veranderlijke sterren. Ze zetten en krimpen uit qua grootte end at zorgt voor een verandering van hun helderheid. Dit uitzetten en inkrimpen kan er ook voor zorgen dat de vorm van de ster verandert. Cepheïde veranderlijken zijn vernoemd naar het eerste voorbeeld van dit type, de ster Delta Cephei. In 1874 werd ontdekt dat dit een veranderlijke ster is.

In 1908 ontdekte de astronome Henrietta Swan Leavitt het rechtstreekse verband tussen de mate waarin Cepheïde veranderlijken fluctueren in helderheid en hun lichtkracht oftewel absolute helderheid. Een straatlantaarn zal zwakker lijken als je er verder vandaan bent. Als we aannemen dat beide sterren dezelfde absolute helderheid hebben dan zal een verre ster ook zwakker lijken dan sterren die dichterbij zijn. Maar als je een Cepheïde veranderlijke ster op een bepaalde manier ziet fluctueren dan kan je aan de hand hiervan ook de afstand tot die ster uitrekenen.

Cepheïde veranderlijken zijn belangrijk in de sterrenkunde. Ze waren een vroeg hulpmiddel om de kosmische afstandsladder vast te stellen die er voor heeft gezorgd dat astronomen nu afstanden kunnen schatten van objecten die honderden, duizenden, miljoen en miljarden lichtjaren ver weg.

Henrietta Swan Leavitt op middelbare leeftijd aan het werk aan haar bureau (credit: wikipedia)
De door Leavitt opgestelde relatie tussen de periode en de absolute helderheid

Andere soorten intrinsiek veranderlijke sterren

Naast Delta Cepheïden onderscheiden astronomen binnen de klasse van intrinsiek veranderlijken nog ongeveer 30 andere subgroepen. De verschillen van elkaar in de duur van de pulsaties van de ster, hun leeftijd, type, metalliciteit en verschillende andere factoren.

En zo onderscheiden we o.a. RR Lyrae, langperiodiek veranderlijken en Mira veranderlijken. Al deze sterren variëren als gevolg van veranderingen in de ster zelf.

Cataclysmisch veranderlijke sterren zijn ook intrinsiek veranderlijke sterren maar ze hebben een andere oorzaak voor hun helderheidsfluctuaties. Het zijn geen enkele sterren die groter en weer kleiner worden. Het zijn twee sterren die in een nauwe baan om elkaar heen draaien: een dubbelstersysteem. De ster die in helderheid fluctueert is een witte dwerg, een geëvolueerde en dichte ster. De andere ster is vermoedelijk een doodnormale ster die zich uitzonderlijk dichtbij de witte dwerg bevindt. Deze nabijheid betekent dat de aantrekkingskracht van de witte dwerg de vorm van de tweede ster verandert, er wordt materiaal weggezogen en dat vormt een accretieschijf rond de witte dwerg. Deze accretieschijf verraadt zich vaak door zijn enorm sterke röntgen- en ultraviolette straling.

Terwijl het materiaal van de accretieschijf op het oppervlak valt verzamelt de witte dwerg materiaal van de tweede donorster. Zodra de hoeveelheid materiaal die op het oppervlak valt een kritiek punt bereikt vinden rond de ster op hol geslagen kernfusiereacties plaats waardoor de ster dramatisch helderder wordt en soms met het blote oog zichtbaar wordt als een “nieuwe” ster. Sommige enkele catastrofale variabele gebeurtenissen worden ook wel novae genoemd, van het Latijnse woord dat “nieuw” betekent. Zodra deze omzetting heeft plaatsgevonden eindigen de fusiereacties en dimt de ster weer tot zijn vroegere helderheid.

Als er echter voldoende massa wordt verzameld zou dit soort situaties enorme thermonucleaire explosies veroorzaken die de witte dwerg uit elkaar blazen en voor altijd vernietigen. Dit is bekend als een Type Ia supernova.

Supernova’s van Type I en Type II hebben een verschillende oorsprong. (Nanjing University)

Extrinsiek veranderlijke sterren

Extrinsiek veranderlijke sterren hebben helderheidsfluctuaties als gevolg van externe factoren. Er zijn heel vele verschillende types maar ze vallen uiteen in twee hoofdgroepen: eclipserende dubbelsterren en roterende veranderlijken.

Eclipserende dubbelsterren zijn systemen bestaande uit twee sterren die om elkaar heen draaien. Vanaf de Aarde gezien passeert de ene ster voor de andere waardoor de helderheid van de verduisterd ester regelmatig fluctueert. Een beroemd voorbeeld van dit type veranderlijke ster is Algol. Een andere groep eclipserende veranderlijken zijn de W Ursae Majoris-veranderlijken waarbij dubbelsterren zo dicht bij elkaar staan dat ze in minder dan een dag om elkaar heen draaien en de oppervlakken van de twee sterren zo dichtbij zijn dat ze elkaar bijna raken.

Roterende veranderlijken daarentegen zijn veranderlijke sterren waarvan de helderheid fluctueert als gevolg van verschijnselen die verband houden met hun rotatie. Er zijn veel soorten roterende veranderlijke sterren, zoals bijvoorbeeld sterren met enorme zonnevlekken op hun oppervlak die, terwijl deze in het zicht van de Aarde draaien, het licht van de ster blokkeren en dimmen.

Diagram met classificatie van veranderlijke sterren. Credit: Kuuke’s Sterrenbeelden

Waarom bestuderen we veranderlijke sterren?

De studie van veranderlijke sterren kan veel onthullen over de aard, geschiedenis en toekomst an sterren. Ze zijn zeer gevarieerd, ingedeeld in groepen, subgroepen en subsubgroepen. Er zijn veel astronomen die gespecialiseerd zijn in de studie van veranderlijke sterren en ook op amateurniveau zijn er veel organisaties actief die waarnemers ondersteunen met programma’s om veranderlijke sterren waar te nemen.

Waarnemingen van veranderlijke sterren kunnen door alle astronomen worden uitgevoerd, zowel amateurs als professionals. Het is een van de gebieden van de astronomie waar geavanceerde en dure technologie niet altijd nodig is om nuttige en waardevolle wetenschap te bedrijven. Op basisniveau heb je alleen je ogen nodig, hoewel deze natuurlijk kunnen worden uitgebreid met telescopen en apparatuur om de helderheid van een ster te meten. Maar het enige dat je echt nodig hebt is het vermogen om de helderheid van een ster in te schatten door deze te vergelijken met die van andere sterren en dit is iets wat je met oefening kan leren als je waarnemer van veranderlijke sterren wil worden.

Wil je zelf beginnen met het waarnemen van veranderlijke sterren? In Nederland kan je terecht bij de werkgroep veranderlijke sterren van de KNVWS en in België bij de Werkgroep Veranderlijke Sterren

 

 

 

Eerste publicatie: 16 juli 2009
Volledige revisie: 18 juni 2021
Bron: earthsky en anderen

 




Exit mobile version