De geboorte van een ster: een traag en mysterieus drama
Een ster staat niet zomaar van de ene op de andere dag aan de hemel. Het ontstaan duurt enkele tienduizenden jaren. Twintig jaar geleden maakten astronomen een plaatje van een ster in zijn geboortefase. De James Webb Space Telescoop (JWST) kon diezelfde ster nu veel gedetailleerder vastleggen. Dat levert niet alleen prachtig beeld op, maar ook een hoop nieuwe informatie. ‘De ster ontwikkelt zich relatief traag’, aldus masterstudente sterrenkunde Merel Reitsma die meewerkte aan het onderzoek.
Sterren hebben, net als wij, een begin en een einde. Alleen duurt hun levenscyclus miljarden jaren. Het ontstaansproces kost dan ook een hoop tijd. Voordat een ster zoals onze zon echt gaat branden, zijn we een paar miljoen jaar verder.
In 2011 maakten sterrenkundigen met de Very Large Telescope (VLT) een plaatje van de ster-in-wording Herbig-Haro 211-mm (HH211). ‘Dat was een van de meest prominente afbeeldingen die de telescoop toen had gemaakt’, zegt astronome Ewine van Dishoeck. ‘Het beeld van die ster is ons dan ook altijd bijgebleven.’
Een kijkje in de kosmische kindertijd
Omdat Nederlandse astronomen hebben meegebouwd aan een van de vier instrumenten van de JWST, kregen ze vrije waarnemingstijd met de ruimtetelescoop. ‘We wisten eigenlijk al heel snel dat we dit wilden inzetten om het ontstaan van deze ster verder te onderzoeken.’ Toen de JWST-beelden van HH211 in september 2021 binnenkwam, overtroffen ze alle verwachtingen. ‘ESA-collega Mark McCaughrean was in tranen toen hij ze ons liet zien.’
Met die beelden mocht masterstudente Merel Reitsma aan de slag. Ze mocht samen met McCaughrean en Van Dishoeck onderzoek doen naar deze ‘babyster’ dankzij een samenwerkingsproject met het European Space Research and Technology Centre (ESTEC) voor getalenteerde masterstudenten. ‘Door de oude en nieuwe informatie te vergelijken, kon ik meten hoe alle structuren rondom die ster de voorbije twintig jaar zijn verschoven’, zegt Reitsma. ‘En daarmee kunnen we vervolgens de snelheid van het materiaal bepalen.’
Een lage snelheid betekent een kleine massa
En wat blijkt: de snelheid waarmee de ster zich ontwikkelt is relatief laag. ‘Deze ster is ongeveer tussen de tien en twintigduizend jaar oud’, zegt van Dishoeck. ‘Dat is heel jong vergeleken met de zon die zo’n vier en een half miljard jaar oud is. De ster is zich dus echt nog aan het ontwikkelen.’ Dat de ster relatief traag verandert, zegt ook iets over zijn massa. ‘Die is nog niet zo hoog. Hij is echt nog in wording en wordt waarschijnlijk nog twee keer zo massief als die nu is.’
Wat de exacte massa van de gasbol momenteel is, is moeilijk te zeggen. ‘Wat je op het plaatje ziet is eigenlijk niet de ster zelf. Die zit verborgen achter een enorme stofwolk in het midden. Wat je wel ziet zijn enorme straalstromen die de ster produceert door alles in zijn omgeving weg te blazen. Dat soort stralen zie je eigenlijk bij alle jonge sterren, maar we hebben het nog nooit in zoveel detail gezien.’
Vanwege de gekozen cookie-instellingen kunnen we deze video hier niet tonen.
Bekijk de video op de oorspronkelijke website ofFunctie van de straalstroom nog onbekend
Wat de functie van die straalstromen precies is, is op dit moment nog een mysterie. ‘De ster is zich aan het vormen dus er gaat een hoop gas naartoe’, zegt Reitsma. ‘Tegelijkertijd stoot die ook een hoop gas uit. Mogelijk heeft dat te maken met de interactie tussen de vormende ster en het magnetisch veld. Hoe dat precies gebeurt is nog niet duidelijk.’
Wel zien astronomen dat de straalstromen, ook jets genoemd, met een enorme snelheid bewegen. ‘Dit is niet Max Verstappen die een paar honderd kilometer per uur rijdt’, lacht Van Dishoeck, ‘dit is 100 km per seconde.’ Tot verbazing van de groep astronomen die het object onderzocht, bestonden de straalstroom ook niet uit atomen. ‘We weten dat de jets van oudere sterren voornamelijk uit atomen bestaan. Bij deze jonge ster bestaan de jets nog voornamelijk uit de moleculen H2 en CO. Dat was een grote verassing.’ Hoe ze geproduceerd worden zonder de toegevoegde ingrediënten van atomen en ionen, is nog een mysterie, aldus van Dishoeck.
Een bijzondere poster in het natuurkundelokaal
De bevindingen van Reitsma werden onderdeel van een publicatie in het wetenschappelijk tijdschrift Nature. ‘Toen ik eraan begon, wist ik nog niet dat dit zoiets groots ging worden’, zegt ze. ‘Het is heel bijzonder dat ik hieraan mocht meewerken als studente.’ Ondertussen is Reitsma afgestudeerd. In september begon ze als natuurkundedocent op een middelbare school. Wel krijgt de JWST-foto van HH211 een speciaal plekje in haar klaslokaal. ‘Dat is een mooie herinnering aan mijn korte, maar bijzondere onderzoekscarrière in de sterrenkunde.’
Wetenschappelijk artikel
Lees de volledige publicatie Outflows from the Youngest Stars are Mostly Molecular op de website van Nature.
Tekst en foto: Inge van Dijck
Beeld: ESA/Webb, NASA, CSA, Tom Ray (Dublin)