Ik wil me overal in het sterrengewelf thuis gaan voelen en daarom maak ik een reis erdoorheen.
Reis mee om mijn favoriete plek aan het nachtelijke gewelf te aanschouwen: ons feeërieke buurstelsel Andromeda. Deze honderden miljarden zonnen tellende spiraalgalaxie is tijdens een heldere herfstnacht als een minuscuul vlekje met blote ogen te zien. Deze verre buur ligt op 2,5 miljoen lichtjaar afstand. De indrukwekkend lange reis door de lege ruimte kost deze lichtdeeltjes een tocht van ruim 24 triljoen kilometer, waarna deze verre gloed eindelijk jouw netvlies raakt.
Je krijgt een adembenemend beeld van de honderden miljarden zonnen terwijl je over deze imposante Galaxy zweeft, omarmd door de feeëriek klanken van Koda.
Dit beeld en deze klanken mogen niet ontbreken aan het begin van deze reis.
Zie ook Messier 31 Het Andromedastelsel
Ondanks de enorme afstand is het opmerkelijk te vermelden, dat we niet hoeven te wachten tot het stelsel dichtbij genoeg is om zijn helderste sterrenhopen te zien. Met een kleine telescoop (of gewoon op internet), kun je de grootste bolvormige sterrenhoop van Andromeda waarnemen. Het is de Mayall II, ook bekend als Andromeda's Cluster of Globular One (G1), een bolvormige cluster die om het Andromedastelsel heen draait.
Mayall II of G1 is een bijzonder interessante bolvormige cluster dat deel uitmaakt van het Andromedastelsel. Er is voorgesteld en algemeen geaccepteerd dat deze cluster heel goed de overblijfselkern kan zijn van een dwergsterrenstelsel waarvan de buitenste lagen zijn opgenomen in de buitenste gebieden van het Andromedastelsel.,
Bron: Messier Objects //Judy Schmidt (CC BY 2.0)
Wat dit cluster zo fascinerend maakt, is dat het veel overeenkomsten vertoont met Messier 54, een sterrenhoop in onze eigen Melkweg. Ze delen een indrukwekkende en bijna identieke ontstaansgeschiedenis.
- Er is indirect bewijs en brede consensus dat ze niet als gewone sterrenhopen zijn ontstaan. Het zijn mogelijk beide overgebleven, compacte kernen van dwergstelsels die door een groter sterrenstelsel zijn opgeslokt, ook al kunnen we niet miljarden jaren terug kijken. Het moederstelsel van M54 – het Sagittarius dwergstelsel – wordt in ieder geval op dít moment door de Melkweg aan flarden getrokken. Mayall II heeft dit proces bij Andromeda waarschijnlijk al (grotendeels) achter de rug, gezien de gedetecteerde overblijfselkern.
- In een standaard bolhoop ontstaan alle sterren grofweg tegelijkertijd uit dezelfde gaswolk. Bij zowel G1 als M54 zien astronomen echter een grote variatie in chemische samenstelling (metaalrijkdom) en leeftijd van de sterren. Dit bewijst dat er gedurende miljarden jaren nieuwe sterren zijn gevormd, iets wat alleen in een echt sterrenstelsel kan.
- Zowel in het centrum van Mayall II als in Messier 54 zijn sterke aanwijzingen gevonden voor de aanwezigheid van een zeldzaam intermediair zwart gat (een type zwart gat van zo'n 10.000 tot 20.000 zonsmassa's). Dit is typisch voor de kernen van dwergstelsels
We gaan nu het Andromedastelsel voorbij en zien de markante 'W' van de koningin aan het gewelf staan. We stijgen op uit de feeërieke sferen van Andromeda en vliegen richting haar moeder, Cassiopeia.
Cassiopeia is een van de bekendste en meest opvallende sterrenbeelden aan het noordelijke hemelgewelf, vooral herkenbaar aan zijn karakteristieke W-vorm (of M-vorm, afhankelijk van het tijdstip). Dit circumpolaire sterrenbeeld draait rond de Poolster en is daardoor het hele jaar door, elke nacht, zichtbaar.
Op deze imposante afbeelding van het sterrenbeeld zie je onderin de Pacman-nevel. Je zou kunnen zeggen dat deze nevel wel iets weg heeft van een hart.
Omdat Cassiopeia zich midden in de Melkweg bevindt, kijken we hier recht in de platte schijf van ons eigen sterrenstelsel. Dit gebied is extreem rijk aan kosmisch gas, stof en sterren. Hierdoor vind je in Cassiopeia een enorme concentratie aan clusters en prachtige nevels zoals de Pacman-nevel en ook de Heart- en de Soul-nevel.
Bron afbeelding: Wikisky
Cassiopeia blijkt drie sterren te hebben met planeten.
Die zijn gevonden bij de iets zwakkere sterren in dezelfde regio. Eén ervan is HD 219134 ook bekend als Gliese 892 (op afbeelding omcirkeld)
Sinds maart 2017 weten we dat de ster minstens vijf planeten heeft, waarvan er twee bekendstaan als rotsachtige super-aardes.
De vijf hoofdsterren van de 'W'
Segin is de zwakste ster qua licht, van de vijf hoofdsterren (magnitude 3,35) en tóch een lichtsterkte van 2500 x de lichtsterkte van de Zon; de enorme afstand speelt hier natuurlijk een rol! Het is een 'blauwe reus' (een extreem hete, zware ster die zich in een latere fase van haar evolutie bevindt). en bevindt zich op een afstand van ongeveer 440 lichtjaar.
Ruchbah is een dubbelster met een magnitude van 2,68 op ongeveer 99 lichtjaar.
Gamma Cas is een blauwe subreus die zo snel om zijn as draait dat er gasringen uit de ster worden geslingerd, waardoor de helderheid schommelt tussen magnitude 2,20 en 3,40. Staat op een afstand van 613 lichtjaar.
Schedar is de helderste ster van het sterrenbeeld met een magnitude van 2,25. Schedar is een oranje reuzenster op een afstand van 228 lichtjaar, is ouder en koeler dan onze Zon, maar door zijn enorme omvang straalt deze ster veel meer licht uit.
Caph is een geel-witte reuzenster met een magnitude van 2,28. Deze ster staat relatief dichtbij, op 'slechts' 54 lichtjaar van ons vandaan. De ster is vier keer zo groot als de Zon en heeft een lichtsterkte van 28 x de lichtsterkte van de Zon. De ster begint af te koelen en zal te zijner tijd veranderen in een rode reus.
Even iets over de Magnitude, de helderheid van sterren.
- Magnitude is de maat voor de helderheid van een ster, planeet of maan. Hoe helderder een object is, hoe kleiner (of zelfs negatiever) het getal van de magnitude is. Het systeem werkt dus eigenlijk vrij onlogisch: hoe lager het getal, hoe feller de ster.
- Als we het simpelweg over "de magnitude van een ster" hebben, bedoelen we meestal de schijnbare magnitude: hoe helder de ster vanaf de Aarde lijkt te zijn.
- Het magnitudesysteem is duizenden jaren geleden bedacht door de oude Grieken. Zij verdeelden de sterren in zes klassen: klasse 1 voor de allerhelderste sterren en klasse 6 voor de zwakste sterren die je nog net met het blote oog kon zien. Later is dit systeem exact en wiskundig gemaakt, waardoor we nu ook negatieve getallen gebruiken voor extreem felle objecten.
De magnitude wordt aangegeven met getallen
- Negatieve getallen (Extreem fel): De Zon heeft een schijnbare magnitude van -26,7. De volle maan zit rond de -12,6 en de felste ster aan de hemel (Sirius) heeft een magnitude van -1,46.
- Kleine getallen (Fel): De helderste sterren uit het sterrenbeeld Cassiopeia (zoals Schedar en Caph) hebben een magnitude van rond de 2,2. Dit zijn duidelijke, makkelijk te vinden sterren.
- Grote getallen (Zwak): Onder ideale, pikdonkere omstandigheden kan het menselijk oog sterren zien tot maximaal magnitude 6. Alles daarboven (magnitude 7, 8, 9...) kun je alleen zien met een verrekijker of telescoop. De ruimtetelescoop Hubble kan zelfs objecten zien met een magnitude van 31.
We maken nu een gigantische sprong richting Grote Beer.
Vanaf de heldere Schedar span ik nu een boog, kijk in de richting van de 'pijl' die de W vormt en maak een sprong van 30 graden recht door het midden van het sterrengewelf. De sprong gaat over de Poolster heen en ik land na exact nog eens 30 graden midden in de reusachtige Grote Beer, ook bekend als het Steelpannetje.
Om het ware ruimtelijke perspectief van dit sterrenbeeld duidelijk te maken, helpt een grafische weergave. In een driedimensionaal diagram (links) ervaar je hoe de sterren van de Grote Beer zich in een driedimensionale tunnel uitstrekken, in plaats van op een plat vlak te liggen zoals wij het sterrenbeeld kennen (rechts).
Vijf van de zeven sterren (behalve Dubhe en Alkaid) maken deel uit van de Ursa Major-groep. Dit is een groep sterren die ooit samen uit dezelfde gaswolk zijn ontstaan. Ze staan nagenoeg op eenzelfde afstand in het aantal lichtjaar van de Aarde.
Dubhe en Alkaid maken deel uit van dit sterrenbeeld, gezien vanuit een ander perspectief dat nauwelijks bekend is. Beide zijn eigenlijk gewoon ‘optische voorbijgangers’. In werkelijkheid bevinden ze zich op totaal andere plekken. Beide sterren volgen een heel andere baan en snelheid in een andere richting dan de vijf overige sterren.
Bron afbeelding: Astro Bob / Celestia
- De W-vorm wordt een zigzag: Omdat Alpha Centauri vanuit ons perspectief bijna precies tegenover het sterrenbeeld Cassiopeia ligt, verschijnt onze zon vanaf hún positie pal naast de sterren van Cassiopeia. De zon vult het patroon aan de linkerkant aan, waardoor de beroemde 'W' of 'M' plotseling verandert in een zigzag-patroon met zes punten (een soort bliksemschicht).
Nóg een bijzonder perspectiefbeeld
Als je vanaf Alpha Centauri, het dichtstbijzijnde stersysteem, richting Cassiopeia zou kijken, dan zie je een opvallende verschijning: de Zon zou vanaf die afstand (ongeveer 4,37 lichtjaar) zeer helder zijn met een schijnbare magnitude van maar liefst 0.5 wat betekent dat onze Zon daar één van de helderste sterren aan de hemel zou zijn. Door het perspectief zou onze Zon een heldere ster zijn van Cassiopeia!
Ik kwam een interessant feit tegen over de Grote Beer:
- Op de nationale vlag van Alaska staan de Grote Beer en de Poolster afgebeeld.
- De Grote Beer symboliseert kracht, terwijl het blauwe veld de lucht boven Alaska weergeeft.
- De Poolster wijst erop dat Alaska de meest noordelijke staat van de Verenigde Staten is.
In de richting van de Grote Beer bevindt zich een gigantisch zwart gat dat ligt verscholen in het hart van het prachtige spiraalstelsel Messier 81 ook bekend als Bode's Galaxy. Dit spiraalstelsel bevindt zich op ongeveer 12 miljoen lichtjaar en is één van de helderste sterrenstelsels die vanaf de Aarde door telescopen te zien zijn.
Bron afbeeldingen : AstroBackyard Trevor Jones
Een optische illusie
Je zou verwachten dat de Kleine Beer het kleine broertje of zusje is van de Grote Beer en dus ook samen is ontstaan. Niets is minder waar. De Kleine Beer is geen fysieke familie, maar een puur toevallige samenstelling:
- Geen gezamenlijke ontstaan: De sterren van de Kleine Beer zijn niet uit dezelfde gaswolk ontstaan. Ze hebben verschillende leeftijden, verschillende chemische samenstellingen en ze bewegen allemaal een totaal andere kant op.
- Groot verschil in afstand: De sterren schijnen een pannetje te vormen, maar in de diepte van de ruimte staan ze enorm ver uit elkaar. De belangrijkste ster, Polaris (de Poolster), staat op ongeveer 430 lichtjaar van de aarde. De ster Kochab (de heldere ster aan de rand van de kleine pan) staat daarentegen veel dichterbij, op 'slechts' 130 lichtjaar.
- Slechts een silhouet: Het pannetje van de Kleine Beer bestaat dus alleen vanuit ons perspectief op Aarde. Als je naar een andere plek in de Melkweg zou reizen, valt de vorm van de Kleine Beer direct volledig uit elkaar.
Dat 'Het pannetje van de Kleine Beer slechts een silhouet is", is vergelijkbaar met wat de afbeelding van de Zon in het perspectiefbeeld van Cassiopeia ons laat zien.
De Poolster (wetenschappelijke naam: Polaris) is de belangrijkste ster voor navigatie en oriëntatie. Hoewel veel mensen denken dat het de helderste ster aan het sterrengewelf is, klopt dat niet; de ster staat qua helderheid pas rond de 50e plaats.
- In de klassieke oudheid noemden de oude Grieken deze ster Phoenice (de Fenicische ster). De Grieken merkten op dat zeevaarders uit Fenicië veel nauwkeuriger navigeerden dan zijzelf. Terwijl de Grieken navigeerden op het hele, grote sterrenbeeld de Grote Beer (Ursa Major), keken de Feniciërs naar de veel kleinere Kleine Beer (Ursa Minor). Hoewel deze ster destijds nog zo'n 8 graden van de werkelijke hemelpool afstond (en dus nog een duidelijke cirkel aan de hemel beschreef), was het veruit de meest stabiele en noordelijke ster die bruikbaar was.
De Poolster ligt op dit moment bijna op één lijn met de rotatie-as van de Aarde en wijst daardoor redelijk nauwkeurig naar het echte noorden. Bovendien is de hoogte van de ster boven de horizon direct gekoppeld aan de breedtegraad waarop je je bevindt De herkomst van de uitdrukking "poolshoogte nemen": de situatie gaan onderzoeken of kijken hoe de zaken op dit moment ervoor staan. In de navigatie geldt een vaste wiskundige wet: de hoek (in graden) waaronder je de poolster boven de horizon ziet staan, is exact gelijk aan de breedtegraad waarop je op dit moment vaart.
- Stond de Poolster laag aan de horizon? Dan voer men dicht bij de evenaar.
- Stond de Poolster heel hoog aan de hemel? Dan was men ver in het noorden.
De astronomische cyclus van de aardas.
De Poolster is een superreus! Polaris heeft namelijk acht keer de massa van onze Zon en is 2000 keer helderder, maar omdat hij 430 lichtjaar van de aarde verwijderd is, heeft de ster een schijnbare magnitude van slechts 2.
Polaris is geen eenzame ster, maar een drievoudig systeem waarbij de grote superreus (Polaris A) gezelschap heeft van twee kleinere begeleidende sterren (Polaris Ab en Polaris B).
Precessie
Bron Video: Dr. Marcelo Santos
Precessie-beweging van de Aarde.
De Aarde draait elke 24 uur ongeveer één keer rond haar rotatie-as (rood). Deze as schommelt heel langzaam en maakt een cirkelende beweging (witte cirkel), waarbij een volledige omloop ongeveer 26.000 jaar duurt
De reden dat de Aarde "ongeveer" één keer per dag rond haar as draait, komt door het verschil tussen de sterren en de Zon:
- Siderische dag (23 uur, 56 minuten en 4 seconden): Dit is de échte tijd die de Aarde nodig heeft om exact 360 graden rond haar eigen as te draaien ten opzichte van de verre sterren.
- Zonnedag (exact 24 uur gemiddeld): Omdat de Aarde tijdens die rotatie ook een stukje verder in haar baan rond de Zon is gereisd, moet ze elke dag nóg net een klein minuutje extra doordraaien (ongeveer 1 graad extra) om de Zon weer recht boven je hoofd te krijgen. Dat extra stukje maakt de gemiddelde zonnedag precies 24 uur.
Lees over dit fascinerend stukje mechanica
Een korte video toont variaties in obliquiteit (schuinte van de aardas), excentriciteit (de maatstaf die aangeeft hoeveel een omloopbaan afwijkt van een perfecte cirkel) en precessie. Gezamenlijk vormen deze de Milanković-cycli, die verband houden met grote klimaatveranderingen.
- De obliquiteit varieert tussen 22,1° en 24,5° en doorloopt een volledige cyclus in 40.000 jaar. Naarmate de schuinte van de aardas toeneemt, worden de winters op beide halfronden kouder.
- De excentriciteit van de aardbaan varieert – onder invloed van de zwaartekracht van naburige planeten, met name Venus en Jupiter – van een bijna cirkelvormige naar een meer elliptische baan in een cyclus van 100.000 jaar. Hoe dichter bij de Zon, des te meer zonnestraling.
- Axiale precessie is de beweging van de rotatie-as van de Aarde, met een cyclus van 26.000 jaar. Dit verandert het perihelium (het dichts bij de Zon, begin Januari) en het aphelium (het verst van de Zon, begin Juli), waardoor de seizoensverschillen tussen de beide halfronden toenemen.
- Apsidale precessie waarbij de elliptische omloopbaan van een planeet in zijn geheel langzaam ronddraait in de ruimte in een periode van 100.000 jaar.
Door de precessie van de aardas nemen verschillende sterren om de beurt de rol van “Poolster” op, in een cyclus van 26.000 jaar.
Bron: EarthSky / Wikimedia
Thuban was soms een betere poolster dan onze moderne Polaris. Verschillende bronnen beweren dat Thuban bijna precies de positie van de noordelijke hemelpool in het jaar 2787 v.Chr. heeft bepaald.
Thuban was de Poolster voor de oude Egyptenaren. Deze relatief onopvallende ster is niet bijzonder helder, maar heeft een speciale plek in het hart van sterrenkijkers. Dat komt omdat Thuban – in het sterrenbeeld Draak – ongeveer 5.000 jaar geleden de Poolster was, toen de Egyptenaren de piramides bouwden.
Video: The Great Pyramid of Egypt and the Ancient Binary Pole Star Thuban
Is de Grote Piramide wellicht gebouwd om te herdenken dat de ster Thuban in het jaar 2787 v.Chr. de nieuwe poolster werd? En zou het bouwwerk daarmee ouder kunnen zijn dan de Vierde Dynastie, zoals door experts wordt aangenomen?
Thuban is niet zomaar een ster. Het is niet alleen de helderste ster in het sterrenbeeld Draak (Draco), maar NASA heeft onlangs ook ontdekt dat het een dubbelstersysteem betreft, waarbij de sterren elkaar verduisteren terwijl ze om elkaar heen draaien
Tijdens de Griekse en Romeinse oudheid was er geen heldere ster die exact op de pool stond. De ster Kochab (β Ursae Minoris, in de Kleine Beer) stond toen het dichtst bij de pool. Griekse zeevaarders gebruikten Kochab en de nabijgelegen ster Pherkad als de 'beschermers van de pool'
Rond het jaar 500 begon onze huidige Polaris (α Ursae Minoris) de rol over te nemen. Pas rond de middeleeuwen (12e eeuw) kwam hij dichtbij genoeg om als een betrouwbaar kompas te dienen. Polaris kruipt nog altijd dichter naar het exacte noorden toe en zal in februari 2102 zijn kortste afstand tot de hemelpool bereiken (slechts 0,46 graden). Na de 22e eeuw beweegt de hemelpool langzaam weg van Polaris.
De opeenvolging van toekomstige Poolsterren in de komende 23.000 jaar verloopt via de sterrenbeelden Cepheus, Zwaan (Cygnus) en Lier (Lyra). In het sterrenbeeld Lier zal rond het jaar 14.000 de extreem heldere ster Wega de absolute 'Koningin' van de carrousel zijn.
De cirkel nadert in het jaar 21.000 zijn voltooiing. Thuban, die de vroege Egyptenaren diende als oriëntatiepunt voor het noorden, wordt opnieuw de poolster. Rond het jaar 28.000 (ruim 25.000 jaar na nu) is de precessiecirkel helemaal rond en mag Polaris zich weer officieel de Poolster noemen!
Hoe de carrousel van de zuidelijke Poolsterren is en hoe zeevaarders hierop navigeerden?
Dat ga ik bespreken als ik op het zuidelijk halfrond ben aangekomen. Ik geef nu alvast de navigatiepunten van beide halfronden.
Dit diagram laat de Geografische Noordpool zien op de grond die via de rotatie-as van de Aarde (de groene lijn) rechtstreeks in verbinding staat met de astronomische Noordpool in de ruimte, waar onze huidige Poolster vlakbij staat.
Waar op het linker diagram een felle, heldere ster ("Poolster") vlak naast de astronomische Noordpool straalt, is dat punt in het zuiden vrijwel leeg. De zwakke ster Sigma Octantis staat weliswaar op die plek, maar die is zo minuscuul dat men er op een heldere nacht op Antarctica heel goed naar moet zoeken.
Als we dan vanaf Polaris de reis vervolgen en de ruimte tussen de Grote en de Kleine Beer in staar, dan zien we het territorium van het reusachtige, kronkelende reptiel van het noordelijke gewelf. De Draak omarmt behulpzaam de Kleine Beer alsof hij hem beschermt.
- Sterren in de spotlights:
-
Vanaf Wega, een zeer heldere ster in Lier, kom je bij het hoofd van de draak: het scheve vierhoekje.
-
Eltanin en Rastaban: De fonkelende 'ogen' van de Draak.
-
De staart: Thuban, een historisch juweel. Ongeveer 4800 jaar geleden, in de tijd van de Egyptische piramides, was dit onze Poolster, zoals eerder vermeld.
-
- Thuban is een onopvallende dubbelster die elkaar eens in de 51 dagen in een dans verduistert. De ster, ooit de ‘onvergankelijke gids’ voor de bouwers van de Egyptische piramides, schittert tegenwoordig als twee bescheiden, bijna geheimzinnig lichtpuntjes, verborgen in de staart van de Draak.
Met de ogen van de Draak, Eltanin en Rastaban, kijken we nu weer terug richting het nabijgelegen sterrenbeeld Lier (Lyra) en daar zien we Wega opnieuw: één van de helderste sterren aan het sterrengewelf. Wega is een absolute superster in dit verhaal.
Wega is omringd door een gigantische schijf van warm stof en puin. Dit is een planetenstelsel in wording! Er zijn sterke aanwijzingen dat er al minstens één gigantische, gloeiend hete planeet (een 'Hete Jupiter') rondjes rent in slechts 2,5 dag.
Bron afbeelding: ALMA Observatory, ESO, Astrophysical Journal Letters, Nature Astronomy
De Zomerdriehoek is geen officieel sterrenbeeld, maar wel een grote, opvallend patroon (een "asterisme"), gevormd door de drie helderste sterren van het oostelijke zomer- en herfstfirmament: Wega in de Lier, Deneb in de Zwaan en Altair in de Arend.
Bron Video: Anjalight
Bron afbeelding: Star Walk
Wat visueel zo fascinerend is aan de Zomerdriehoek, is dat de drie sterren voor ons oog ongeveer even helder zijn.
- Wega staat relatief dichtbij: op slechts 25 lichtjaar afstand.
- Altair staat nóg dichterbij, op 17 lichtjaar.
- Deneb daarentegen is een echte gigant, bijna 20 x zo groot als onze Zon! Deze ster bevindt zich op ruim 1400 lichtjaar afstand! Ze is zo ongelooflijk krachtig (tienduizenden keren feller dan de Zon) dat ze, ondanks die enorme afstand, tóch net zo helder straalt als Wega.
Het 'meer van de Zwaan', ook bekend als het Noorder Kruis, is gehuld in nevels. stervormingsgebieden en supernova-restanten.
Deneb is de helderste ster van het sterrenbeeld en de staart van de zwaan.
Albireo is de kop (of snavel) van de zwaan en een beroemde kleurrijke dubbelster.
Sadr bevindt zich in het hart van de Zwaan.
De regio rondom de ster Sadr is een complex gebied. Hoewel het met het blote oog een leeg stukje ruimte lijkt te zijn waarin Sadr schittert, laten astrofotografie en telescopen een enorme kraamkamer van sterren zien.
De Noord America nevel (links) en de Pelikaannevel er vlak naast slechts gescheiden door een moleculaire wolk met verduisterend stof, zijn twee gigantisch stervormingsgebieden.
Bron beide nevels: APOD
De Veil Nebula, ook wel de Sluiernevel genoemd, is het overblijfsel van een supernova. De oorspronkelijke ster explodeerde tussen 10.000 en 20.000 jaar geleden.
Met de Zwaan vliegen we nu voorwaarts richting Virgo, sterrenbeeld Maagd. Hiermee hebben we de koers gezet om de ecliptica te gaan volgen.
Een absoluut hoogtepunt is een cluster van zo’n 2000 sterrenstelsels. Met een afstand van ongeveer 53,8 miljoen lichtjaar tot de Aarde is het de dichtstbijzijnde grote cluster.