22 september 2014

Messier Maandag – M57, de Ringnevel

M57 1

One Ring to rule them all, One Ring to find them,

One Ring to bring them all and in the darkness bind them” -J.R.R. Tolkien

Iedere maandag bespreken we een object uit de Messier-catalogus – we hebben intussen al een grote verscheidenheid aan objecten onder de loep genomen, waaronder open sterrenhopen, bolvormige sterrenhopen, stervormingsgebieden, supernovarestanten, elliptische stelsels en spiraalstelsels. Er zijn maar liefst 110 kosmische wonderen om uit te kiezen, ieder met z’n eigen unieke geschiedenis.

MM_M57

Vandaag bespreken we een hele bijzondere: de beroemde en prachtige Ringnevel, Messier 57 – het dichtstbijzijnde object dat ons laat zien hoe de zon aan haar einde zal komen. Dit is hoe je ‘m kunt vinden.

M57 2 locatie

Gedurende het grootste deel van de zomernacht staat de beroemde Zomerdriehoek hoog aan de hemel. Dit bekende sterpatroon bestaat uit de heldere sterren Deneb, Vega en Altair. Vega, de helderste van de drie, vormt het startpunt van onze zoektocht. Net onder Vega (in de richting van Altair) bevindt zich een parallellogram-vormige collectie van vier sterren; samen met Vega vormen deze het oeroude sterrenbeeld Lier.

M57 3 locatie

De twee sterren van het parallellogram die het verste van Vega staan worden Sheliak en Sulafat genoemd. Deze twee blauwe reuzensterren zijn een stuk helderder dan de andere sterren van de Lier, met uitzondering van Vega. De Ringnevel bevindt zich vrijwel precies in het midden van deze sterren, ietsje dichterbij Sheliak dan bij Sulafat. Met een goede verrekijker of een kleine telescoop zal de Ringnevel dan goed zichtbaar zijn. Verwacht echter niet te veel spektakel!

M57 4 locatie

Pas als je de Ringnevel door een grote telescoop bekijkt, zal je kunnen zien dat het meer is dan een zwak en wazig object. Mogelijk kun je dan de opvallende ringvorm waarnemen, een donker inwendige en mogelijk zelfs een centraal “punt” in het midden van dit alles.

M57 5

Charles Messier heeft het object waargenomen enkele weken nadat het werd ontdekt door Antoine Darquier de Pellepox (in 1779). Hij zegt hierover het volgende:

Nevel tussen gamma en beta Lyrae – behoorlijk saai, maar perfect gemarkeerd; het is even groot als Jupiter en doet denken aan een vervagende planeet.

Het is deze omschrijving die de bron vormt van de term Planetaire Nevel, dat nu gebruikt wordt om alle objecten van dit type aan te duiden, inclusief vier Messier-objecten. Maar het heeft weinig met een planeet te maken!

M57 6

Maar wat is het dan wel? Iedere ster van maximaal 8 tot 10 zonnemassa’s (en minimaal 0,6 zonnemassa’s) zal uiteindelijk door z’n brandstofvoorraad heen geraken. Zodra dit soort sterren (inclusief de zon) niet langer waterstof kunnen fuseren tot helium, gaan ze opzwellen tot reuzensterren, waarbij ze helium fuseren tot koolstof en soms een beetje zuurstof en neon. Daarna zijn verdere reacties niet meer mogelijk (in tegenstelling tot sterren zwaarder dan 10 zonnemassa’s, die veel zwaardere elementen kunnen vormen).

Vervolgens doen de zwaartekracht en elektromagnetische kracht hun werk.

M57 7 multi

Dit betekent dat de kern van de ster zal samentrekken tot een degeneratieve vorm van materie1: een zogenaamde witte dwergster. De buitenlagen zullen zachtjes weggeblazen worden, waardoor uiteindelijk een planetaire nevel gevormd wordt. Dit soort nevels vervliegen bijzonder snel op kosmisch tijdschaal, vandaar dat ze behoorlijk zeldzaam zijn. In de gehele Melkweg zijn er slechts enkele duizenden bekend – 80 procent hiervan hebben een axi-symmetrische vorm, inclusief de overige drie uit de Messier-catalogus.

De Ringnevel is echter speciaal, aangezien het zo ontzettend rond is!

M57 8

De meeste sterren hebben oftewel een stellaire begeleider, of draaien supersnel rond hun as, of hebben andere eigenschappen die ervoor zorgen dat het centrum niet precies een ronde, stationaire massa is. Een kleine minderheid, waaronder de zon, bestaat wel uit een enkele, langzaam draaiende massa dat 99% van alle materie in de omgeving bevat.

Dat betekent dat dit soort sterren, tijdens het overlijdensproces, hun buitenlagen op een ordelijke manier wegblazen tot een bijna-perfecte bolvorm.

M57 9

Als je de tijd neemt om een kleurenfoto in meerdere golflengten te maken van dit object, dan zal je zien dat de kleur en helderheid van de ringvorm afhankelijk is van de afstand tot het centrum. Dit komt doordat verschillende elementen een verschillende temperatuur hebben en ieder element correspondeert met een bepaalde laag van de stervende ster.

Je zou kunnen verwachten dat de rode kleur van de buitenlagen waterstof moet voorstellen, het lichtste en meest eehm…”drijfbare” element. Zo noemt Ethan het in ieder geval :) – hoe dan ook, waterstof zou dan het meest prominente bestanddeel zijn van de buitenlagen van de ster. Als je dat inderdaad dacht: gefeliciteerd! Je hebt geen idee hoe gelijk je hebt!

M57 10

Niet alleen bestaat de buitenste laag van de planetaire nevel vrijwel geheel uit waterstof – (geioniseerd) waterstof strekt zich veel verder uit dan het zichtbare deel van de nevel en maakt zo’n 97% van de planetaire nevel uit. Dit is opmerkelijk, aangezien het heelal voor slechts 92% uit waterstof bevond toen er nog geen sterren waren. Dat betekent dat dit soort sterren beter in staat zijn om waterstof te scheiden van zwaardere elementen dan de oerknal zelf!

M57 11

De resterende kleuren worden gedomineerd door de emissielijnen van zwaardere elementen, waaronder dubbel-gioniseerd zuurstof, moleculair stikstof, moleculaire zwavel en helium. Zo’n 2% van de planetaire nevel bestaat uit helium, alle overige elementen maken samen slechts 1% uit. Het merendeel van de zware elementen (die ervoor gezorgd hebben dat de ster zo lang kon schijnen) zitten opgesloten in de samentrekkende en afkoelende bal in het centrum – de witte dwerg.

M57 12

Als we meer informatie willen – bijvoorbeeld wat het warme (maar koelere) gas uit de nevel aan het doen is, dan kunnen ons wenden tot het infrarode deel van het spectrum. De Spitzer-ruimtetelescoop heeft een fenomenale composietfoto gemaakt op compleet verschillende golflengten:

M57 13 infrared

De binnendelen zijn veel heter, wat een verklaring vormt voor de veel hogere helderheid. Het licht dat we zien is namelijk afkomstig van elektronen die terugvallen in hun omloopbanen! Zoals altijd (mits beschikbaar) levert de Hubble-ruimtetelescoop de mooiste plaatjes op. Deze stelt zeker niet teleur!

M57 14 Hubble

Er is zelfs een oudere Hubble-opname verkrijgbaar en dankzij een fantastische analyse van Andre van der Hoeven (jawel, onze eigen astro-collega!) kun je zien dat de nevel duidelijk groter is geworden – sommige achtergrondsterren zijn namelijk verschoven!

M57 15 AvdH

Om je een spectaculaire kijk te gunnen op de verdampende gasglobulen – dat zijn de kleine donkere “kikkervisjes” die zichtbaar zijn – welke veroorzaakt worden door de straling van de ster gedurende z’n stuiptrekkingen tijdens het overlijden – heeft Ethan een Hubble-opname in volledige resolutie genomen, gedraaid en er vervolgens een reusachtige “taartpunt” uitgesneden. Ik zou zeggen: geniet u van het uitzicht!

Hubble image of the Ring Nebula (Messier 57)

Nou, dit was de Messier Maandag weer voor deze week. Neem gerust een kijkje in ons archief!

Inclusief die van vandaag, hebben we nu 14 van de 110 Messier-objecten besproken (op chronologische volgorde):

– M1, de Krabnevel (25 februari 2013)
– M8, de Lagunenevel (4 maart 2013)
– M13, de Grote Bolhoop van Hercules (11 maart 2013)
– M15, een oeroude bolhoop (25 maart 2013)
– M65, de eerste Messier-supernova van 2013 (1 april 2013)
– M33, de Driehoeksnevel (8 april 2013)
– M45, de Pleiaden (15 april 2013)
– M51, de Draaikolknevel (22 april 2013)
– M52, open cluster naast de Zeepbel (29 april 2013)
– M38, de kosmische Pi-cluster (20 mei 2013)
– M104, het Sombrerostelsel (17 juni 2013)
– M86, het meest blauwverschoven sterrenstelsel (24 juni 2013)
– M21, een piepjonge sterrencluster (1 juli 2013)

Welke zal de volgende zijn? Kom volgende week maandag weer terug en je zal het weten!

Messier Maandag – in samenwerking met Starts With A Bang.

Noot:
  1. Noot van AstroBlogs: Degeneratieve materie is een vorm van materie dat niet door klassieke natuurkunde beschreven kan worden. Het zijn meestal objecten met een hoge dichtheid, die niet langer door thermische druk in stand worden gehouden. In plaats daarvan zorgt een kwantummechanische wet ervoor dat het object niet instort onder z’n eigen zwaartekracht: het Uitsluitingsprincipe van Pauli. Witte dwergen zijn degeneratieve objecten die in stand worden gehouden door elektronen-degeneratiedruk; terwijl neutronensterren in stand worden gehouden door neutronen-degeneratiedruk. Zware planeten en bruine dwergen hebben eveneens een degeneratieve kern. “Levende” sterren hebben dan weer wel en dan weer geen degeneratieve kern, afhankelijk van de fase van evolutie waarin de ster zich bevindt. []
Share

Laat wat van je horen

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *