In Rode reuzen, witte dwergen en zwarte gaten, het nieuwe boek in de reeks Pocket Science van New Scientist, duikt Govert Schilling in de veelzijdige levens van de sterren in het heelal. In deze voorpublicatie: welke invloed heeft het geboortegewicht van een ster op zijn levensloop?
George Orwell schreef het al in Animal Farm: ‘ All animals are equal, but some animals are more equal than others.’ Met sterren is het net zo. Ja, het zijn allemaal grote bollen van gloeiend heet waterstof- en heliumgas (met een snufje zwaardere elementen), maar toch zijn er grote verschillen.
Het belangrijkste verschil zit ’m in de massa van de ster – zeg maar z’n geboortegewicht. Driekwart waterstof en één kwart helium, dat geldt voor allemaal. Maar hoevéél waterstof en helium een ster precies bevat, kan enorm uiteenlopen. En dat heeft grote gevolgen voor de levensloop.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Pasgeboren mensenbaby’s zijn ook niet allemaal even zwaar, maar bij sterren is de variatie enorm veel groter. De lichtste sterretjes in het heelal wegen ongeveer 7 procent van de massa van de zon. De allerzwaarste zijn bij hun geboorte pakweg tweehonderd keer zo zwaar als de zon. Dat is alsof de ene baby een ons weegt en de andere bijna 300 kilo. Arme kraamkliniek.
Formule 1-bolide
Gek genoeg leeft een zware ster veel korter dan een lichte. Ja, echt. Ik hoor je denken: een zware ster heeft toch veel meer kernbrandstof tot z’n beschikking? Dan zou je toch verwachten dat-ie ook langer meegaat? Maar het tegendeel is het geval. Dat komt doordat-ie z’n brandstof er in een veel hoger tempo doorheen jaagt.
Een relatief licht sterretje als de zon is als een middenklasseauto. Ja, hij heeft een vrij kleine brandstoftank – laten we zeggen 35 liter. Maar hij rijdt lekker zuinig, dus daar haal je makkelijk Parijs mee. Een zware ster is eerder een Formule 1-bolide. Er gaat 140 liter in de tank, maar na 200 kilometer scheuren sta je wel droog.
Dus hoe lichter een ster bij z’n geboorte is, des te langer gaat-ie mee: hij springt veel zuiniger om met zijn brandstof. Onze zon heeft een totale levensduur van 10 miljard jaar. Misschien vind je dat al best lang, maar rode dwergen lachen daarom. Rode dwergen zijn sterren die aanzienlijk kleiner, lichter en koeler zijn dan de zon – vandaar de naam. Ze hebben een kerntemperatuur van nog geen 10 miljoen graden. Dat is een stuk ‘koeler’ dan het inwendige van de zon. De fusiereacties verlopen dus op z’n elfendertigst, en er wordt veel minder energie geproduceerd. Oké, in totaal altijd nog zo’n 10 biljoen gigawatt, maar dat is minder dan een promille van de energieproductie van de zon.
En doordat ze zo zuinig ‘rijden’, houden ze het onwaarschijnlijk lang vol. Een levensduur van 100 miljard jaar is heel gewoon voor een rode dwerg. En doordat een ster natuurlijk nooit ouder kan zijn dan het heelal zelf (13,8 miljard jaar), zijn rode dwergen de kosmische kinderschoenen nog niet ontgroeid. Ze hebben het overgrote deel van hun leven nog voor de boeg.
Zandkorrels in de kosmos
En ze zijn met veel. In de natuur zijn kleine dingen altijd veel talrijker dan grote: er zijn meer zandkorrels dan rotsblokken en meer bacteriën dan olifanten. Zo ook in het Melkwegstelsel − het wemelt werkelijk van de rode dwergen. Ze vallen alleen niet op, doordat ze zo lichtzwak zijn. Ter illustratie: de ster die het dichtst bij de zon staat (Proxima Centauri, op een afstand van slechts 4,3 lichtjaar) is een rode dwerg, maar je hebt een flinke telescoop nodig om hem te zien.
Goed, lichte sterretjes leven dus lang. Zware sterren – meestal met een heel hoge oppervlaktetemperatuur en dus een witte of blauwwitte kleur – leven juist heel kort. Ze verstoken hun gigantische voorraden aan kernbrandstof in hoog tempo. Hun leven komt net op gang of het is alweer afgelopen. Met 50 miljoen jaar ben je dan al hoogbejaard – een kosmische oogwenk.
