De levenscyclus van onze zon begon ongeveer 4,6 miljard jaar geleden. Over ongeveer 4,5 tot 5,5 miljard jaar, wanneer het zijn toevoer van waterstof en helium opraakt, zal het de Red Giant Branch (RGB) -fase ingaan, waar het zal uitbreiden tot meerdere malen zijn huidige omvang en misschien zelfs de aarde zal verbruiken! En dan, wanneer hij het einde van zijn levenscyclus heeft bereikt, wordt aangenomen dat hij zijn buitenste lagen zal afblazen en een witte dwerg zal worden.
Tot voor kort wisten astronomen niet hoe dit zou gebeuren en of onze zon al dan niet zou eindigen als een planetaire nevel (zoals de meeste andere sterren in ons heelal doen). Maar dankzij een nieuwe studie door een internationaal team van astronomen, wordt nu begrepen dat onze zon haar levenscyclus zal beëindigen door in een enorme ring van lichtend interstellair gas en stof te veranderen - bekend als een planetaire nevel.
Hun studie, getiteld "The mysterious age invariance of the cut-off the Planetary Nebula Luminosity Function", werd onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur. De studie werd geleid door Krzysztof Gesicki, een astrofysicus van de Nicolaus Copernicus Universiteit, Polen; en omvatten Albert Zijlstra en M Miller Bertolami - respectievelijk een professor van de Universiteit van Manchester en een astronoom van het Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP), Argentinië.
Ongeveer 90% van alle sterren eindigt als een planetaire nevel, die de overgang aangeeft tussen een rode reus en een witte dwerg. Wetenschappers wisten echter eerder niet of onze zon hetzelfde pad zou volgen, omdat men dacht dat deze niet massief genoeg was om een zichtbare planetaire nevel te creëren. Om te bepalen of dit het geval zou zijn, ontwikkelde het team een nieuw stellair datamodel dat de levenscyclus van sterren voorspelt.
Dit model - waarnaar ze verwijzen als de Planetaire nevelhelderheid (PNLF) - werd gebruikt om de helderheid van de uitgestoten envelop te voorspellen voor sterren van verschillende massa's en leeftijden. Wat ze ontdekten was dat onze zon net zo groot was dat hij eindigde als een zwakke nevel. Zoals Prof. Zijlstra uitlegde in een persbericht van de Universiteit van Manchester:
'Als een ster sterft, werpt hij een massa gas en stof - ook wel de envelop genoemd - de ruimte in. De envelop kan wel de halve massa van de ster zijn. Dit onthult de kern van de ster, die op dit punt in het leven van de ster bijna geen brandstof meer heeft, uiteindelijk wordt uitgeschakeld en uiteindelijk sterft. Alleen dan zorgt de hete kern ervoor dat de uitgeworpen envelop ongeveer 10.000 jaar lang helder schijnt - een korte periode in de astronomie. Dit is wat de planetaire nevel zichtbaar maakt. Sommige zijn zo helder dat ze kunnen worden gezien vanaf extreem grote afstanden van tientallen miljoenen lichtjaren, waar de ster zelf veel te zwak zou zijn geweest om te zien. ”
Dit model behandelde ook een blijvend mysterie in de astronomie, en daarom lijken de helderste nevels in verre sterrenstelsels allemaal dezelfde helderheid te hebben. Ongeveer 25 jaar geleden begonnen astronomen dit te observeren en ontdekten dat ze de afstand tot andere sterrenstelsels (in theorie) konden meten door hun helderste planetaire nevels te onderzoeken. Het model van Gesicki en zijn collega's was echter in tegenspraak met deze theorie.
Kortom, de helderheid van een planetaire nevel doet dat wel niet komen neer op de massa van de ster die deze heeft gecreëerd, zoals eerder werd aangenomen. 'Oude sterren met een lage massa zouden veel zwakkere planetaire nevels moeten zijn dan jonge, zwaardere sterren', zegt prof. Zijlstra. “Dit is al 25 jaar een bron van conflicten. Volgens de gegevens zou je heldere planetaire nevels kunnen krijgen van sterren met een lage massa zoals de zon, de modellen zeiden dat dat niet mogelijk was, iets minder dan ongeveer tweemaal de massa van de zon zou een planetaire nevel te zwak maken om te zien. '
In wezen toonden de nieuwe modellen aan dat nadat een ster zijn omhulsel heeft uitgeworpen, deze drie keer sneller zal opwarmen dan wat oudere modellen aangeven - wat het voor sterren met een lage massa veel gemakkelijker maakt om een heldere planetaire nevel te vormen. De nieuwe modellen gaven ook aan dat de zon zich bijna precies op de onderste grens bevindt voor lage massa sterren die nog steeds een zichtbare, zij het zwakke, planetaire nevel zullen produceren. Alles wat kleiner is, voegde prof.Zijlstra eraan toe, zal geen nevel produceren:
“We ontdekten dat sterren met een massa van minder dan 1,1 keer de massa van de zon zwakkere nevels produceren, en sterren die zwaarder zijn dan 3 zonsmassa's, helderdere nevels, maar verder komt de voorspelde helderheid heel dicht bij wat was waargenomen. Probleem opgelost, na 25 jaar! ”
Uiteindelijk hebben deze studie en het model dat het team heeft gemaakt een aantal werkelijk gunstige implicaties voor astronomen. Ze hebben niet alleen met wetenschappelijk vertrouwen aangegeven wat er met onze zon zal gebeuren wanneer deze sterft (voor de eerste keer), ze hebben ook een krachtig diagnostisch hulpmiddel verschaft voor het bepalen van de geschiedenis van stervorming voor sterren van middelbare leeftijd (een paar miljard jaar oud) ) in verre sterrenstelsels.
Het is ook goed om te weten dat wanneer onze zon het einde van zijn levensduur bereikt, miljarden jaren vanaf nu, welk nageslacht we ook achterlaten, het zal kunnen waarderen - zelfs als ze over de enorme afstanden van de ruimte kijken.
