Je bekijkt nu Waarom geven sterren licht?
Afbeelding van veel sterren. Bron: NASA

Waarom geven sterren licht?

  • Bericht auteur:
  • Berichtcategorie:Heelal

De Zon zorgt ervoor dat wij lekker warm zijn en dat we kunnen zien wat er om ons heen gebeurt. Net als andere sterren is de Zon te zien als een witte lichtbron in de lucht, al moet je nooit rechtstreeks naar de Zon kijken. Maar waarom geven sterren licht?

Binnen een ster vindt kernfusie plaats waar een hele hoop energie bij vrij komt. Deze energie wordt in via lichtdeeltjes, ook wel fotonen genoemd, uitgestraald. Sommige fotonen hebben een golflengte die wij met ons oog kunnen zien. Deze fotonen zijn het zichtbare licht dat wij elke dag zien.

In dit artikel leg ik verder uit hoe kernfusie werkt, waarom dit zoveel energie oplevert en waarom dit ervoor zorgt dat sterren licht geven.

Hoe werkt kernfusie?

Bij kernfusie krijgen veel mensen al meteen een naar gevoel in hun buik. Je denkt waarschijnlijk al snel aan kernreactoren, radioactiviteit en Tsjernobyl. Hier op Aarde spreken we vooral over kernsplijting van uranium. In sterren gebeurt eigenlijk hetzelfde proces maar dan omgekeerd, atomen worden samengevoegd tot een groter atoom.

In sterren vindt over het algemeen maar één vorm van kernfusie plaats. Twee waterstof atomen smelten samen tot een helium atoom. Dit kan echter alleen maar gebeuren in extreme omstandigheden die te vinden zijn in de kern van een ster.

Het kost namelijk heel veel energie om twee waterstofatomen heel dicht bij elkaar te brengen. En als ze dicht bij elkaar in de buurt kunnen komen, moet er ook een redelijke kans zijn dat ze ook daadwerkelijk op elkaar botsen. Alleen plekken met een hoge temperatuur en hoge druk/dichtheid kunnen hiervoor zorgen.

De enige plek waar deze benodigde omstandigheden te vinden zijn, is in de kern van een ster. Zo is de temperatuur van de kern van de Zon ongeveer 15 miljoen graden Celsius. En de druk is op die plek 100 miljard keer zo groot als de luchtdruk op het aardoppervlak.

Hierdoor kunnen twee waterstof atomen in het centrum van een ster heel dicht bij elkaar in de buurt komen en op elkaar botsen. Als dit gebeurt ontstaat er een zwaarder helium atoom. Deze kunnen ook weer samen gaan smelten tot een nog zwaarder atoom. Dit is het omgekeerde van wat er in een kernreactor gebeurt. Daar wordt juist een atoom, meestal uranium, gespleten in twee kleinere en lichtere atomen.

Wil je meer lezen over kernfusie en hoe dit voor nieuwe elementen zorgt, bekijk dan het volgende artikel:

Wat is het meest voorkomende element in het heelal?

Waarom levert kernfusie zoveel energie op?

Waarom kernfusie zo veel energie oplevert is allemaal samengevat in de meest bekende natuurkundige formule geïntroduceerd door Einstein: E = mc². Wat deze formule eigenlijk zegt is dat massa hetzelfde is als energie. Of anders gezegd, je kan van massa energie maken.

Twee waterstof atomen zijn in totaal net iets zwaarder dan een helium atoom terwijl ze wel precies dezelfde hoeveel en soorten deeltjes bevatten. Elk deeltje moet dus iets lichter zijn geworden en er moet dus iets gebeurt zijn met die verdwenen massa. Deze massa is volgens de formule van Einstein omgezet in energie. En door de c², de lichtsnelheid in het kwadraat, levert een klein beetje massa heel veel energie op.

Deze manier van energie opwekken is zo efficiënt dat de Zon op deze wijze al 4.6 miljard jaar energie maakt. De Zon zit nu op de helft van zijn leven, hij zal op deze manier dus nog 5 miljard jaar leven.

Waarom geven sterren licht?

In de kern van sterren vindt dus kernfusie plaats. Op de schaal ter grootte van de Zon levert dit heel veel energie op. Maar deze energie kan niet eeuwig in de kern van sterren blijven zitten. Dit energie wordt uitgezonden in de vorm van zogenaamde fotonen, pakketjes van energie.

Deze fotonen hebben elk een andere golflengte. Hoe kleiner de golflengte, hoe meer energie zo een soort foton bevat. Sommige fotonen hebben maar weinig energie. Dit soort lichtdeeltjes heten infrarood licht. Wij kunnen dit soort licht niet waarnemen maar wel voelen. Dit soort licht zorgt voord het warme gevoel van zonnestralen op je blote huid.

Als de fotonen iets meer energie krijgen, en dus een kleinere golfengte, komen deze in het zichtbare licht gebied terecht. Dit gebied loopt van 400-700 nanometer (nm). Dit soort fotonen kunnen wij wel zien. Elke golflengte heeft een net iets andere kleur. Bij een golflengte van 400 nm hoort een paarse kleur en bij een golflengte van 700 nm hoort een rode kleur. Omdat wij alle kleuren die hier tussen vallen kunnen zien, zien wij dus verschillende kleuren.

Maar dit zijn niet de enige twee soorten licht. Eigenlijk is al het licht dat een ster uitzendt hetzelfde maar heeft het allemaal een net wat andere kleur. Infrarode straling is dus hetzelfde soort licht als zichtbaar licht. Maar ook UV-straling en radiostraling zijn dezelfde soort straling. Het behoort allemaal tot de elektromagnetische straling. Onze ogen zijn echter afgesteld op een bepaald deel van deze elektromagnetische straling waardoor we het niet allemaal kunnen zien.

Verschillende sterren geven ander licht

De kleur die een ster heeft wordt voornamelijk bepaald door zijn temperatuur. Een hele warme ster is heel erg blauw terwijl een koudere ster een stuk roder is. Dit is in principe hetzelfde als hoe de temperatuur van een vlam zijn kleur bepaalt.

Een wat kouder vuurtje is heel erg rood en oranje. Maar als je het vuurtje warmer maakt, zal deze steeds blauwer worden tot op het moment dat je de vlam bijna niet meer kan zien. De temperatuur van een ster beïnvloedt zijn kleur op dezelfde manier.

Dit betekent automatisch ook dat elke ster met een andere temperatuur een andere verhouding aan licht uitzendt. Een warme ster zendt dus meer blauw licht uit en een koelere ster zendt meer rood licht uit. De Zon zendt voornamelijk licht uit in het zichtbare deel met een piek op groen licht.

Het is dan ook geen toeval dat wij zichtbaar licht kunnen zien. Onze ogen zijn zo aangepast zodat wij het soort licht dat de Zon het meeste uitstraalt ook het beste kunnen zien.

Licht sterren
Je ziet in bovenstaande afbeelding dat verschillende sterren verschillende kleuren hebben. De blauwe sterren zijn heel heet terwijl de rode sterren wat koeler zijn.

Conclusie

Sterren geven licht omdat deze heel warm zijn en veel energie produceren via kernfusie. Deze warmte en energie moeten op een manier de ster verlaten. Die gebeurt via lichtdeeltjes die fotonen worden genoemd. Deze pakketjes met energie hebben een bepaalde kleur afhankelijk van de hoeveelheid energie. Wij zien het licht van de ster dat tussen de 400-700 nanometer valt omdat onze ogen daar op afgesteld zijn.