Lichte en donkere nevels

De ruimte tussen de sterren is niet helemaal leeg. Er be vinden zich talloze gas- en stofdeeltjes. Deze deeltjes noemen we interstellaire materie. Onder materie verstaan we alles wat ruimte inneemt. Ons woord materiaal is ervan afgeleid. Interstellair betekent «tussen de sterren».

De interstellaire materie bestaat voor ongeveer 60% uit waterstof, 38% uit helium en 2 % uit zwaardere elementen.

De totale massa van de interstellaire materie is voor 99% afkomstig van de gasdeeltjes. Stofdeeltjes maken slechts 1% van de massa uit. De stofkorrels bevatten vooral zware elementen. Ze hebben gemiddeld een doorsnede van 0,001 tot 0,0001 mm. Hun massa is bijzonder klein. Tienduizend mil jard (dat is 10 biljoen) korrels wegens samen slechts één gram. De dichtheid van de interstellaire materie komt gemiddeld overeen met 0,8 atoom per kubieke centimeter. Ofwel: een kubus met zijden van 10 lichtjaar bevat een massa van ongeveer 0,6 keer de massa van de zon.

Op sommige plaatsen is de dichtheid echter veel groter. Daar komen uitgestrekte nevels voor. Bestaan deze nevels uit gassen, dan noemen we ze gasnevels. Bestaan ze echter uit stof, dan worden ze stofnevels genoemd.

Door de interstellaire materie wordt het licht van sterren in elke richting verzwakt. Net zoals het licht van een straat lantaarn bij mist wordt verzwakt door de waterdruppeltjes in de lucht waaruit de mist bestaat. Dit verzwakkingsproces noemen we extinctie of interstellaire absorptie. De extinctie verschilt van plaats tot plaats. Ze is afhankelijk van de dichtheid van de gas- en stofwolken. In de richting van de melkweg neemt de helderheid van een object gemiddeld twee magnituden per kiloparsec af. Eén kiloparsec is 1000 parsec ofwel 3260 lichtjaar. Op deze afstand lijken de sterren dus gemiddeld twee magnituden zwakker door de interstellaire absorptie. Op sommige plaatsen is de verzwakking echter veel groter. In sommige wolken wel tientallen magnituden per parsec! De verzwakking van het sterlicht, dus de extinctie, is niet voor alle straling hetzelfde. Rood licht heeft minder last van extinctie dan blauw licht. Het gevolg is, dat de kleur van een ster verandert als gevolg van het stof. Dit ver schijnsel noemen we interstellaire verroding of interstel laire verkleuring.

Verreweg de meeste nevels zijn gasnevels. Deze gasnevels zijn bijna altijd vermengd met stof. Je moet niet denken dat de dichtheid in die wolken erg groot is. Deze gas- en stofwolken in de ruimte zijn juist héél erg ijl. Zelfs zó ijl, dat de geleerden dat in hun laboratoria niet na kunnen maken. Het stof en gas in de nevels is meer dan één miljoen keer zo ijl dan het beste luchtledige dat de geleerden kunnen maken! Er zijn verschillende soorten nevels. In de buurt van zeer hete sterren komen soms verdichtingen in de nevels voor. Door de hete straling van de sterren in de buurt wordt het gas verwarmd. Het wordt zelfs zó heet, dat het gas zŠlf licht gaat uitstralen. Deze nevels worden emissienevels genoemd.

Eén van de mooiste voorbeelden van een emissienevel is de Orionnevel. Hier straalt het gas zŠlf licht uit. Deze gebieden van lichtgevend gas bestaan voornamelijk uit geïoniseerde waterstof. In normale toestand bestaat een waterstof atoom
uit twee deeltjes. Een proton in de kern en een elektron dat om het proton heen draait. Het proton heeft een positieve lading en het elektron een negatieve lading. Een dergelijk waterstofatoom noemen we neutraal waterstof. Beide ladingen heffen elkaar immers op. Wanneer een waterstofatoom echter sterk verhit wordt, kan het gebeuren dat het elektron ont snapt. We spreken dan van ionisatie. Geïoniseerde waterstof atomen bestaan enkel nog uit losse protonen. De elektronen zijn uit het waterstofatoom verdwenen. Wolken met geïoniseerd waterstofgas noemen we vaak H II-gebieden. Wolken met neutrale waterstof worden H I-gebieden genoemd. Geïoniseerde waterstof zendt straling uit van een aantal heel beperkte golflengten.

Dergelijke H II-gebieden hebben een roodachtige kleur.

Reflectienevels zijn eveneens lichtende nevels. Reflecteren betekent terugkaatsen. Ook in de buurt van reflectienevels staan sterren. Deze sterren zijn echter wat minder heet dan de sterren die in de buurt van emissienevels staan. Ze zijn niet heet genoeg om er voor te zorgen dat de nevels zelf ook licht gaan uitstralen. Wel wordt de nevel door de sterren verlicht.

Vandaar dat we deze nevels met een kijker kunnen zien. Ze reflecteren het licht van de sterren. Eigenlijk is het precies zo met de planeten in het zonnestelsel. De planeten stralen zelf ook geen licht uit. Ze worden door de zon verlicht en kaatsen dit licht weer terug. Precies zoals bij de reflectie nevels. Reflectienevels hebben altijd de kleur van de ster waar ze bij in de buurt staan. Een mooi voorbeeld van reflectie nevels zijn de nevels om de helderste sterren van de Pleiaden.

Dat is een prachtige open sterrenhoop in het sterrenbeeld Stier. Vooral in de winter kun je deze sterrenhoop ge makkelijk met het blote oog zien. Een andere naam voor deze sterrenhoop is het Zevengesternte.

Reflectienevels en emissienevels zijn dus beiden lichtende nevels. Lichtende nevels worden ook wel diffuse nevels ge noemd. Ze behoren tot het mooiste wat de hemel te bieden heeft. Er komen veel heldere diffuse nevels voor. Een aantal is zelfs al door een verrekijker te zien.

Behalve lichtende nevels zijn er ook donkere nevels. Deze donkere nevels bevatten ongeveer hetzelfde stof- en gas mengsels als de diffuse nevels. Maar ze hebben geen ster in de buurt om ze tot lichten te brengen. Wel houden ze het licht tegen van de sterren die er achter staan.

In de melkweg zijn veel van deze donkere wolken te vinden.

Daarom lijkt de melkweg op veel plaatsen onderbroken. Het licht van de sterren van de melkweg wordt door de donkere wolken tegengehouden. Eén van de bekendste donkere nevels is de Paardekopnevel in het sterrenbeeld Orion.

Al deze gas- en stofwolken zijn erg groot. In het sterren beeld Zwaan kun je op een heldere nacht al duidelijk zo'n wolk zien. Deze donkere wolken staan op een afstand van meer dan tweeduizend lichtjaar. De middelijn van deze donkere wolk is bijna vijfhonderd lichtjaar.

We hebben al verteld dat alle gasnevels bijzonder ijl zijn. Omdat ze echter zo ontzettend groot zijn, is er toch erg veel materie aanwezig. Vaak meer dan genoeg om tien tallen nieuwe sterren te vormen.

Planetaire nevels behoren eigenlijk tot de groep lichtende nevels. De naam planetaire nevel is afkomstig van William Herschel (1738-1822) die in 1785 deze naam aan dit type nevel gaf. Planetaire nevels lijken in kijkers een beetje op een schijfje. Net als de planeten. Maar ze hebben met planeten natuurlijk niets te maken.

Planetaire nevels zijn ronde of bolvormige gasmassa's. In het midden vinden we meestal een zwak sterretje. Die noemen we daarom de centrale ster. Hij staat immers in het centrum van de nevel. De centrale ster heeft het gas van de nevel tijdens een nova-uitbarsting de ruimte ingeblazen. Hoe dat kan staat beschreven bij het trefwoord nova.

Een planetaire nevels heeft gemiddeld een diameter van 40.000 astronomische eenheden. Eén astronomische eenheid (A.E.) komt overeen met de gemiddelde afstand van de aarde tot de zon. 40.000 A.E. is ongeveer 0,2 lichtjaar. De massa van een planetaire nevel ligt tussen 0,05 en 0,20 keer de massa van de zon. De gasschillen bestaan voornamelijk uit waterstof. De dichtheid erin is ongeveer duizend keer zo groot als die in de ruimte tussen de sterren.

Planetaire nevels worden groter doordat ze nog steeds uit zetten. Dat uitzetten noemen we expanderen. De snelheid waarmee ze expanderen ligt meestal tussen de 10 en 50 kilometer per seconde. Dat hebben de sterrenkundigen kunnen berekenen uit metingen van de Doppler-verschuivingen van de spectraallijnen. Uit deze snelheden en de totale massa van de nevel kan bovendien berekend worden hoe lang planetaire nevels kunnen bestaan. Dat blijkt ten hoogste honderdduizend jaar te zijn. Het zijn daarom, astronomisch gezien, kort durende verschijnselen.

De reden waarom een planetaire nevel licht geeft, is precies hetzelfde als bij een emissienevel. In het centrum van de nevel staat een ster van spectraaltype O. De oppervlakte temperatuur van die ster bedraagt wel 30.000 tot 100.000°C.

De ster zendt kortgolvige straling uit van zeer hoge energie.

Die straling noemen we röntgenstraling. Ook zendt de ster ultra-violette straling uit. Door deze energierijke straling worden de elektronen van de atomen gescheiden waardoor geïoniseerde waterstof gaat oplichten. De delen van de nevel die het dichtst bij de centrale ster staan, ontvangen ook de meeste straling van die ster. Die worden dan ook het meest verhit.

Het bekendste voorbeeld van een planetaire nevel is de Ringnevel in het sterrenbeeld Lier. Andere voorbeelden zijn de Uilnevel in de Grote Beer, de Halternevel in het Vosje en de Helixnevel in de Waterman.

Een planetaire nevel is in feite het gevolg van een nova.

Zo kennen we ook supernova-restanten. Een van de bekendste voorbeelden van het restant van een supernova is de Krabnevel in het sterrenbeeld Stier. De Krabnevel is in 1731 ontdekt door de Engelse sterrenkundige John Bevis. Maar zijn naam dankt de nevel aan de Ier William Parsons, ook wel Lord Rosse genoemd. Deze bekeek de nevel met zijn grote telescoop die hij zelf had gebouwd en in 1845 in gebruik had genomen. Zijn telescoop had een spiegelmiddellijn van maar liefst 182 centimeter. Tot 1917 was dit de grootste telescoop ter wereld. In deze kijker zag William Parsons dat de nevel vol is met onregelmatige slierten die hem deden denken aan de poten van een krab.

De Krabnevel is het restant van een supernova-explosie die op 4 juli 1054 verscheen. Dat weten we zo precies omdat Chinese sterrenkundigen deze supernova-explosie in hun kronieken hebben vastgelegd. Behalve de precieze datum waarop de nova verscheen, weten we ook dat hij gedurende 23 dagen zelfs overdag gezien werd. Eerst in het daarop volgende jaar verdween de ster van de nachtelijke hemel. De grootste helderheid van de supernova moet ongeveer magnitude -6 zijn geweest. Daarmee was ze vijf keer zo helder dan de planeet Venus! In dit programma vind je verder informatie over een aantal bekende nevels bij de volgende trefwoorden: