De sterren aan de hemel hebben verschillende kleuren. Hoe kan dat?

Nergens is de nachtelijke sterrenhemel beter te zien dan midden op de Noord-Atlantische Oceaan, duizenden kilometers van iedere lichtvervuiling op het vasteland. Toen onderzoeksschip Discovery na wekenlang bewolking opeens onder een glasheldere hemel voer, was daar het noorderlicht en een ‘vallende ster’ uit de Perseïdenzwerm. Jupiter en Saturnus waren ook goed te zien. En sterren. Heel veel sterren.

Eerst lijken die sterren witte stippen, maar eenmaal gewend aan het donker kun je zelfs met het blote oog zien dat ze in verschillende kleuren schijnen. En ze verschillen ook in helderheid. Waarom is dat?

Sterren schijnen doordat in hun binnenste lichtere atoomkernen samensmelten tot zwaardere. Dat heet kernfusie. Bij dat samensmelten komt gigantisch veel energie vrij. Hoe meer energie opgewekt wordt, hoe meer de ster straalt. Een omzetting van zo’n 600 miljoen ton waterstof in helium per seconde geeft de zon een absolute magnitude van +4,8 (dat is de logaritmische schaal voor helderheid die sterren hebben wanneer ze op 32,6 lichtjaar afstand zouden staan).

Dat is niets vergeleken met Betelgeuze, een rode superreus die met het blote oog te zien is in het sterrenbeeld Orion. Met een absolute magnitude van ongeveer -5.85 is Betelgeuze zo’n 7.000 tot 14.000 keer zo helder als de zon (hoe lager de magnitude, hoe helderder de ster). Dat Betelgeuze helderder is, komt door zijn gigantische formaat. Want formaat beïnvloedt de hoeveelheid energie die in een ster wordt opgewekt. Betelgeuze is bijna duizend keer zo groot als de zon. Voor de helderheid gezien vanaf de aarde, de apparent magnitude, speelt afstand ook een rol. Hoe dichterbij, hoe helderder.

De kleur van een ster hangt af van zijn oppervlaktetemperatuur. ‘Koelere’ sterren, met een temperatuur tussen de 2.000 en 3.700°C, zijn oranje of rood. Hetere sterren, tot zo’n 50.000°C, zijn blauw. Om blauw te kleuren is meer energie (warmte) nodig dan om rood te worden, want blauw licht draagt meer energie. Betelgeuze heeft een relatief koel oppervlak, zo’n 3.000°, omdat de energie verspreid wordt over een groter oppervlak. Daarom kleurt hij rood.

Verstrooien

Een ster met een temperatuur rond de 5.500°C, zoals de zon, is wit. Waarom lijkt de zon dan gelig? Dat komt door deeltjes in de atmosfeer, die bepaalde kleuren (golflengten) effectiever verstrooien dan andere. Veel blauw en paars is al verstrooid in de lucht voor het zonlicht het aardoppervlak bereikt. Bij zonsondergang reizen zonnestralen door een dikker stuk atmosfeer. De zon verliest dan nog meer blauw licht en lijkt daardoor rood. Vanuit de ruimte gezien is de zon wel gewoon een witte stip.

Zelfs ver uit de kust zijn de kleurverschillen in de ruimte met het blote oog zwak. Wie spectaculaire kleuren in de ruimte wil zien, kan beter kijken naar foto’s van de ruimtetelescopen James Webb en Hubble. Maar zijn die kleuren echt? Die twee telescopen sturen pixels in zwart-wit naar de aarde. Astronomen vullen de pixels in met kleuren, soms op zo’n manier dat kleuren van de pixels overeenkomen met de kleur zoals hoe wij die met onze ogen zouden zien, natural color. Dat is bijvoorbeeld gedaan bij foto’s van Uranus, die blauwgroen kleurt door methaan. Maar vaak kleuren astronomen een foto op zo’n manier in dat ze moleculen in bijvoorbeeld een sterrennevel goed van elkaar kunnen onderscheiden, en niet hoe de kleuren echt zijn. False color.

Delen





Mail de redactie