Diep in de ruimte, in enorme wolken van gas en stof, worden sterren geboren. Het proces waarmee een ster ontstaat duurt miljoenen jaren en begint altijd op dezelfde manier: met zwaartekracht die gas en stof naar elkaar toe trekt. Uiteindelijk wordt het zo heet en zo dicht dat er kernfusie plaatsvindt en begint een nieuwe ster te stralen.
Waar begint het? De nevel als geboorteplek
Sterren ontstaan in nevels. Een nevel is een enorme wolk van gas en stof die in de ruimte zweeft. Zulke wolken bestaan voor het grootste deel uit waterstof. Ze kunnen lichtjaren groot zijn en zijn vaak de kleurrijke structuren die je op foto’s van ruimtetelescopen ziet.
In zo’n nevel zijn niet overal evenveel deeltjes. Op sommige plekken is de wolk iets dichter dan op andere plekken. Die dichtere gebieden trekken door zwaartekracht steeds meer gas en stof naar zich toe. Zo begint het samentrekkingsproces dat uiteindelijk leidt tot een nieuwe ster.
Hoe ontstaat een ster stap voor stap?
- Verdichting in de nevel: Een dicht gebied in de gas- en stofwolk begint samen te trekken onder invloed van zwaartekracht. Astronomen noemen zo’n bolvormige verdichting een globule.
- Opwarming van de kern: Naarmate het gas samentrekt, stijgt de temperatuur in het midden. De deeltjes botsen steeds vaker en harder op elkaar, waardoor er warmte vrijkomt.
- Protoster: De samengepakte kern wordt een protoster. Dit is nog geen echte ster, maar een hete, dichte bol van gas die nog verder inkrimpt. Een protoster geeft al wat warmte af, maar straalt nog niet zoals een volwassen ster.
- Kernfusie begint: Als de temperatuur in de kern hoog genoeg oploopt, begint kernfusie. Bij kernfusie smelten waterstofkernen samen tot helium. Daarbij komt enorm veel energie vrij in de vorm van licht en warmte. Vanaf dit moment is de protoster een echte ster geworden.
- Evenwicht: De naar binnen trekkende zwaartekracht en de naar buiten duwende druk van de kernfusie houden elkaar in evenwicht. De ster is stabiel en begint te stralen.
Hoe lang duurt dit proces?
Het ontstaan van een ster is geen snel proces. Van het begin van de samentrekking tot het moment dat de kernfusie echt op gang komt, kunnen miljoenen jaren verstrijken. De precieze duur hangt af van de massa van de ster die zich vormt. Een zware ster vormt zich sneller dan een lichtere ster, omdat de zwaartekracht sterker is en het gas sneller samentrekt.
Onze eigen zon heeft naar schatting zo’n tien miljoen jaar nodig gehad om zich te vormen vanuit een nevel. Dat klinkt lang, maar op de tijdschaal van het heelal is dat nog vrij snel.
Wat bepaalt hoe een ster eruitziet?
Niet elke ster is hetzelfde. De massa van de gas- en stofwolk die samentrekt, bepaalt grotendeels hoe de ster eruitziet en hoe lang ze leeft. Een zware ster wordt groter, heter en feller dan een lichte ster. Zware sterren verbranden hun brandstof ook veel sneller, waardoor ze korter leven.
Kleine, lichte sterren zoals rode dwergen zijn veel zuiniger met hun waterstof. Ze leven soms honderden miljarden jaren. Onze zon zit daar ergens tussenin en heeft naar schatting nog zo’n vijf miljard jaar brandstof over.
Wat gebeurt er na het ontstaan?
Als een ster eenmaal stabiel brandt, begint haar leven op de zogeheten hoofdreeks. De ster spendeert het grootste deel van haar bestaan aan het omzetten van waterstof in helium via kernfusie. Op een gegeven moment raakt de waterstof in de kern op. Dan verandert de ster opnieuw van karakter. Kleine sterren zwellen op tot rode reuzen en stoten daarna hun buitenste lagen af, waarna een kleine witte dwerg overblijft.
Zware sterren eindigen spectaculairder. Ze ontploffen als supernova en verspreiden het materiaal waaruit ze bestonden door de ruimte. Dat materiaal kan dan opnieuw deel worden van een nevel, waaruit later weer nieuwe sterren geboren worden. Zo is het leven van sterren een grote kringloop.
Hoe weten we dit allemaal?
Het ontstaan van sterren is moeilijk direct te zien, omdat het zo lang duurt en zich afspeelt in dichte nevels waar gewoon zichtbaar licht niet doorheen kan. Wetenschappers gebruiken satellieten en telescopen die infrarood licht of röntgenstraling opvangen om toch naar binnen te kunnen kijken. Zo kunnen ze de processen diep in nevels bestuderen en begrijpen hoe sterren stap voor stap groeien.
Veelgestelde vragen
Wat is een protoster?
Een protoster is een vroeg stadium in het ontstaan van een ster. Het is een samengeperste bol van gas die al heet is en warmte afgeeft, maar nog niet heet genoeg om kernfusie te starten. Pas als de kernfusie begint, wordt een protoster een echte ster.
Kunnen sterren ook dicht bij elkaar ontstaan?
Ja, dat gebeurt regelmatig. Uit één grote nevel kunnen meerdere verdichtingen tegelijk ontstaan. Zo kunnen er groepen sterren tegelijk gevormd worden. Veel sterren in het heelal bevinden zich zelfs in dubbelsterren, waarbij twee sterren om elkaar heen draaien.
Ontstaan planeten op dezelfde manier als sterren?
Planeten ontstaan anders dan sterren. Tijdens de vorming van een ster blijft er een schijf van gas en stof rondom de jonge ster draaien. Binnen die schijf klonteren deeltjes samen tot steeds grotere brokken. Na verloop van tijd groeien die brokken uit tot planeten. Ze bereiken nooit de massa die nodig is voor kernfusie en worden dus geen sterren.
Waarom zijn nevels zo belangrijk voor het ontstaan van sterren?
Nevels bevatten het ruwe materiaal waaruit sterren worden opgebouwd, namelijk gas en stof. Zonder nevels is er geen grondstof voor nieuwe sterren. De nevels die we nu in het heelal zien zijn dan ook letterlijk de geboorteplaatsen van sterren, zowel oude als toekomstige.
