Wanneer we ’s nachts naar de sterrenhemel kijken, lijkt het alsof sterren eeuwig branden. In werkelijkheid hebben ook sterren een levensloop: ze worden geboren, leven soms miljarden jaren, en sterven uiteindelijk. Het einde van een ster is niet alleen spectaculair, maar ook essentieel voor het universum zoals wij dat kennen. Zonder stervende sterren zouden er geen planeten, geen chemische elementen en geen leven bestaan.
Een ster straalt doordat ze in haar kern waterstofatomen samenperst tot helium via kernfusie. Zolang er genoeg waterstof beschikbaar is, heerst er een stabiel evenwicht: de zwaartekracht trekt naar binnen, terwijl de energie uit de kern naar buiten duwt. Maar die brandstof raakt ooit op. Wanneer een ster door haar voorraad heen is, verandert haar kern, en dat zet een kettingreactie van gebeurtenissen in gang. Hoe dat einde eruitziet, hangt af van de massa van de ster. Kleine sterren sterven rustig; grote sterren eindigen in spectaculaire explosies.
Kleine sterren: rode dwergen en zonachtige sterren
De meeste sterren in het heelal zijn rode dwergen. Deze kleine, koele sterren branden hun waterstof extreem langzaam. Ze kunnen biljoenen jaren blijven schijnen – veel langer dan de huidige leeftijd van het heelal. Omdat ze zo lang leven, is er nog nooit een rode dwerg “gestorven”. Astronomen verwachten dat zulke sterren uiteindelijk langzaam uitdoven en veranderen in donkere objecten, zogenaamde zwarte dwergen. Sterren zoals onze zon volgen een ander pad. Onze zon zal over zo’n vijf miljard jaar door haar waterstof heen raken. Dan zwelt ze op tot een rode reus. Haar buitenlagen zullen de ruimte in worden geblazen, terwijl de kern instort tot een compacte witte dwerg, een object ter grootte van de aarde, maar met bijna de massa van de zon. Die witte dwerg blijft nog miljarden jaren nagloeien, totdat ook zij langzaam afkoelt tot een zwarte dwerg. Het einde van de zon zal dus geen explosieve knal zijn, maar een majestueuze transformatie waarbij ze haar buitenlagen als een kleurrijke planetaire nevel de ruimte in blaast. Een beroemd voorbeeld hiervan is de Ringnevel (M57) in het sterrenbeeld Lier.
Massieve sterren: reuzen met een gewelddadig einde
Sterren die veel zwaarder zijn dan de zon volgen een dramatischer pad. Wanneer hun waterstof opraakt, fuseren ze helium tot zwaardere elementen, zoals koolstof, zuurstof en uiteindelijk zelfs ijzer. Maar bij ijzer stopt het proces: fusie van ijzer kost energie in plaats van dat het oplevert. Zodra de kern vol ijzer zit, kan de ster zichzelf niet meer ondersteunen. De zwaartekracht wint, en de kern stort in elkaar. De buitenlagen vallen naar binnen en kaatsen terug in een gigantische explosie: een supernova. Een supernova kan kortstondig zoveel licht uitstralen als een heel sterrenstelsel. Het is een van de meest energierijke gebeurtenissen in het heelal. Daarbij worden zware elementen als goud en uranium de ruimte in geslingerd. Alles wat wij kennen, van de zuurstof die we inademen tot het ijzer in ons bloed en het goud in sieraden, is ooit gevormd in zulke stervende sterren. Na de explosie blijft de kern achter als een neutronenster: een ongelooflijk compact object, niet groter dan een stad, maar met meer massa dan de zon. In extreme gevallen kan de kern zelfs verder instorten tot een zwart gat, een punt waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets, zelfs licht, kan ontsnappen.
Bijzondere eindes: nova’s en magnetars
Niet alle stervende sterren volgen hetzelfde scenario. In dubbelstersystemen kan een witte dwerg materie stelen van haar buurster. Als er genoeg massa wordt verzameld, kan dit leiden tot een plotselinge uitbarsting: een nova. In zeldzame gevallen kan de witte dwerg zelfs volledig exploderen in een supernova type Ia. Zulke supernova’s zijn bijzonder nuttig voor astronomen, omdat ze altijd ongeveer even helder zijn en daardoor dienen als “standaardkaarsen” om afstanden in het heelal te meten. Sommige neutronensterren ontwikkelen extreem sterke magnetische velden en worden magnetars genoemd. Deze objecten kunnen plotseling krachtige uitbarstingen van röntgen- en gammastraling produceren, die zelfs op aarde waarneembaar zijn.
Enkele voorbeelden die we aan de hemel kunnen zien:
Veel objecten die we met telescopen of zelfs met het blote oog kunnen bewonderen, zijn de restanten van gestorven sterren:
- De Krabnevel (M1): het restant van een supernova die in 1054 door Chinese astronomen werd waargenomen.
- Betelgeuze: de rode superreus in Orion, die op kosmische tijdschaal dicht bij een supernova staat.
- De Helixnevel (NGC 7293): een prachtige planetaire nevel in Waterman, vaak de “Oog van God” genoemd.
- Ringnevel (M57): prachtige planetaire nevel in het sterrenbeeld Lier, goed zichtbaar met middelgrote telescopen.
