Astronomie

de voorgaande beschrijving van de evolutie van de sterren is gebaseerd op berekeningen. Echter, geen enkele ster voltooit zijn levensduur van de hoofdreeks of zijn evolutie naar een rode reus snel genoeg om deze structurele veranderingen waar te nemen terwijl ze plaatsvinden. Gelukkig heeft de natuur ons een indirecte manier gegeven om onze berekeningen te testen.

in plaats van de evolutie van een enkele ster te observeren, kunnen we kijken naar een groep of cluster van sterren. We zoeken naar een groep sterren die heel dicht bij elkaar staat in de ruimte, bij elkaar gehouden door de zwaartekracht, die zich vaak rond een gemeenschappelijk centrum beweegt. Dan is het redelijk om aan te nemen dat de individuele sterren in de groep allemaal op bijna hetzelfde moment zijn gevormd, uit dezelfde wolk, en met dezelfde samenstelling. We verwachten dat deze sterren alleen in Massa zullen verschillen. En hun massa bepaalt hoe snel ze door elke fase van hun leven gaan.

omdat sterren met een hogere massa sneller evolueren, kunnen we clusters vinden waarin massieve sterren al hun hoofdreeksfase van evolutie hebben voltooid en rode reuzen zijn geworden, terwijl sterren met een lagere massa in dezelfde cluster nog steeds op de hoofdreeks staan, of zelfs-als de cluster erg jong is—pre—hoofdreekscontractie ondergaan. We kunnen vele stadia van Stellaire evolutie zien onder de leden van een enkele cluster, en we kunnen zien of onze modellen kunnen verklaren waarom de H–R diagrammen van clusters van verschillende leeftijden er zo uitzien.

De drie basistypen clusters die astronomen hebben ontdekt zijn bolvormige clusters, open clusters en stellaire associaties. Hun eigenschappen zijn samengevat in Tabel 1. Zoals we in het volgende deel van dit hoofdstuk zullen zien, bevatten bolvormige sterrenhopen alleen zeer oude sterren, terwijl open sterrenhopen en associaties jonge sterren bevatten.

Tabel 1. Kenmerken van Star Clusters
Karakteristieke	Bolvormige Sterrenhopen	Open Clusters	Verenigingen
Aantal in de Galaxy	150	Duizenden	Duizenden
Plaats in het Sterrenstelsel	Halo en centrale verdikking	Schijf (en spiraalarmen)	spiraalarmen
Diameter (in licht-jaar)	50-450	<30	100-500
Massa Mzon	104-106	102-103	102-103
Aantal sterren	104-106	50-1000	102 tot en met 104
de Kleur van de helderste sterren	Rood	Rood of blauw	Blauw
Helderheid van het cluster (Lzon)	104-106	102-106	104-107
Typisch leeftijden	Miljarden jaar	Een paar honderd miljoen jaar om, in het geval van een ongewoon grote clusters, meer dan een miljard jaar	tot ongeveer 107 jaar

bolhopen

bolhopen kregen deze naam omdat het bijna symmetrische ronde systemen zijn van meestal honderdduizenden sterren. De massiefste bolvormige sterrenhoop in ons eigen sterrenstelsel is Omega Centauri, dat ongeveer 16.000 lichtjaar van ons vandaan ligt en enkele miljoenen sterren bevat (figuur 1). Merk op dat de helderste sterren in deze cluster, die rode reuzen zijn die de hoofdreeksfase van hun evolutie al hebben voltooid, rood-oranje van kleur zijn. Deze sterren hebben typische oppervlaktetemperaturen rond de 4000 K. Zoals we zullen zien behoren bolvormige sterrenhopen tot de oudste delen van ons melkwegstelsel.

Hoe zou het zijn om in een bolvormige cluster te leven? In de dichte centrale gebieden zouden de sterren ongeveer een miljoen keer dichter bij elkaar staan dan in onze eigen buurt. Als de aarde om een van de binnenste sterren in een bolvormige sterrenhoop zou draaien, zouden de dichtstbijzijnde sterren lichtmaanden, geen lichtjaren, weg zijn. Ze zouden nog steeds verschijnen als lichtpunten, maar zouden helderder zijn dan alle sterren die we aan onze eigen hemel zien. De Melkweg zou waarschijnlijk moeilijk te zien zijn door de heldere nevel van sterrenlicht geproduceerd door de cluster.

ongeveer 150 bolhopen zijn bekend in ons melkwegstelsel. De meeste van hen bevinden zich in een bolvormige halo (of wolk) rond de platte schijf gevormd door de meerderheid van de sterren van ons melkwegstelsel. Alle bolvormige sterrenhopen zijn ver van de zon, en sommige zijn te vinden op een afstand van 60.000 lichtjaar of meer van de hoofdschijf van de Melkweg. De diameters van bolvormige sterrenhopen variëren van 50 lichtjaar tot meer dan 450 lichtjaar.

Open Clusters

Open clusters zijn te vinden op de schijf van het Melkwegstelsel. Ze hebben verschillende leeftijden, sommige zo oud als, of zelfs ouder dan, onze Zon. De jongste open clusters worden nog steeds geassocieerd met de interstellaire materie waaruit ze zijn gevormd. Open sterrenhopen zijn kleiner dan bolvormige sterrenhopen met een doorsnede van minder dan 30 lichtjaar en bevatten meestal slechts enkele tientallen tot enkele honderden sterren (Figuur 2). De sterren in open sterrenhopen lijken meestal goed van elkaar gescheiden, zelfs in de centrale gebieden, wat verklaart waarom ze “open” worden genoemd.”Ons sterrenstelsel bevat duizenden open clusters, maar we kunnen er slechts een klein deel van zien. Interstellair stof, dat ook geconcentreerd is in de schijf, dimt het licht van meer afgelegen clusters zo sterk dat ze niet op te sporen zijn.

hoewel de individuele sterren in een open sterrenhoop miljarden jaren kunnen overleven, blijven ze meestal slechts enkele miljoenen jaren bij elkaar, of hoogstens enkele honderden miljoenen jaren. Daar zijn verschillende redenen voor. In kleine open sterrenhopen kan de gemiddelde snelheid van de Lid-sterren in de cluster hoger zijn dan de ontsnappingssnelheid van de cluster, en zullen de sterren geleidelijk uit de cluster “verdampen”. Close encounters van lidsterren kunnen ook de snelheid van een van de leden verhogen voorbij de ontsnappingssnelheid. Om de paar honderd miljoen jaar of Zo, kan de cluster een ontmoeting hebben met een gigantische moleculaire wolk, en de zwaartekracht van de wolk kan de cluster uit elkaar scheuren.

verschillende open clusters zijn zichtbaar met het blote oog. Beroemdste onder hen zijn de Pleiaden( zie Figuur 5 in kosmisch stof), die verschijnt als een kleine groep van zes sterren (sommige mensen kunnen zelfs meer dan zes zien, en de Pleiaden wordt soms de Zeven Zusters genoemd). Deze cluster is gerangschikt als een kleine dompellepel en wordt gezien in het sterrenbeeld Stier, de stier. Een goede verrekijker toont tientallen sterren in de cluster, en een telescoop onthult honderden. (Een autobedrijf, Subaru, ontleent zijn naam aan de Japanse term voor dit cluster; je kunt de star group zien op het Subaru logo.)

De Hyades is een andere bekende open cluster in Stier. Met het blote oog ziet het eruit als een v-vormige groep zwakke sterren die het gezicht van de stier markeren. Telescopen laten zien dat Hyades meer dan 200 sterren bevat.

stellaire associaties

een associatie is een groep van extreem jonge sterren, die gewoonlijk 5 tot 50 hete, heldere o-en B-sterren bevatten, verspreid over een gebied in de ruimte met een diameter van ongeveer 100-500 lichtjaar. De meeste sterren in het sterrenbeeld Orion vormen bijvoorbeeld een van de dichtstbijzijnde stellaire associaties. Associaties bevatten ook honderden tot duizenden lage-massa sterren, maar deze zijn veel zwakker en minder opvallend. De aanwezigheid van echt hete, lichtgevende sterren geeft aan dat stervorming in de associatie heeft plaatsgevonden in de laatste miljoen jaar of zo. Aangezien O-sterren hun hele leven in slechts ongeveer een miljoen jaar doorlopen, zouden ze er niet meer zijn als er geen stervorming heeft plaatsgevonden. Het is dan ook niet verwonderlijk dat associaties worden gevonden in gebieden die rijk zijn aan gas en stof die nodig zijn om nieuwe sterren te vormen. Het is als een gloednieuw gebouw, nog steeds omringd door een aantal van de bouwmaterialen gebruikt om het te bouwen en met het landschap nog steeds tekenen van de bouw. Aan de andere kant, omdat associaties, zoals gewone open clusters, liggen in gebieden die worden bezet door stoffige interstellaire materie, zijn vele aan ons zicht onttrokken.

begrippenlijst

associatie: een losse groep jonge sterren waarvan de spectrale typen, bewegingen en posities aan de hemel wijzen op een gemeenschappelijke oorsprong

bolvormige sterrenhoop: een van de ongeveer 150 grote, bolvormige sterrenhopen (elk met honderdduizenden sterren) die een stelsel van clusters vormen in het centrum van ons melkwegstelsel

open sterrenhopen: een relatief losse sterrenhoop, bestaande uit een paar dozijn tot een paar duizend leden, gelegen in de spiraalarmen of schijf van ons melkwegstelsel melkwegstelsel; soms aangeduid als een galactische cluster