Het verkennen van de Carinanevel

Wanneer astronomen alle stadia van stergeboorte en sterfsterfte in het Melkwegstelsel willen bekijken, richten ze hun blik vaak op de machtige Carinanevel, in het hart van het sterrenbeeld Carina. Het wordt vaak de Sleutelgatnevel genoemd vanwege het sleutelgatvormige centrale gebied. Naar alle maatstaven is deze emissienevel (zogenaamd omdat hij licht uitzendt) een van de grootste die vanaf de aarde kan worden waargenomen, waarbij de Orionnevel in het sterrenbeeld Orion. Dit uitgestrekte moleculaire gasgebied is niet goed bekend bij waarnemers op het noordelijk halfrond, omdat het een object in de zuidelijke lucht is. Het ligt tegen de achtergrond van ons sterrenstelsel en lijkt bijna op te gaan in die lichtband die zich langs de hemel uitstrekt.

Sinds zijn ontdekking heeft deze gigantische wolk van gas en stof astronomen gefascineerd. Het biedt hen een one-stop-locatie om de processen te bestuderen die sterren in ons sterrenstelsel vormen, vormen en uiteindelijk vernietigen.

De Carina-nevel maakt deel uit van de Carina-Boogschutter-arm van de Melkweg. Onze melkweg heeft de vorm van een spiraal, met een set spiraalarmen die rond een centrale kern boog. Elke set wapens heeft een specifieke naam.

De afstand tot de Carinanevel is ergens tussen de 6.000 en 10.000 lichtjaar van ons verwijderd. Het is zeer uitgebreid en strekt zich uit over zo'n 230 lichtjaar ruimte, en het is een vrij drukke plaats. Binnen de grenzen zijn donkere wolken waar zich pasgeboren sterren vormen, clusters van hete jonge sterren, oude stervende sterren en de overblijfselen van sterrenreuzen die al zijn opgeblazen als supernovae. Het bekendste object is de lichtgevende blauwe variabele ster Eta Carinae.

De Carinanevel werd in 1752 ontdekt door de astronoom Nicolas Louis de Lacaille. Hij zag het voor het eerst vanuit Zuid-Afrika. Sinds die tijd is de uitgestrekte nevel intensief bestudeerd door zowel grond- als ruimtetelescopen. De regio's van stergeboorte en sterrendood zijn verleidelijke doelen voor de Hubble-ruimtetelescoop, de Spitzer Space Telescope, de Chandra X-ray Observatory en vele anderen.

Het proces van stergeboorte in de Carinanevel volgt hetzelfde pad als in andere wolken van gas en stof door het hele universum. Het belangrijkste ingrediënt van de nevel - waterstofgas - vormt de meerderheid van de koude moleculaire wolken in de regio. Waterstof is de belangrijkste bouwsteen van sterren en ontstond zo'n 13,7 miljard jaar geleden in de oerknal. Door de nevel geregen zijn stofwolken en andere gassen, zoals zuurstof en zwavel.

De nevel is bezaaid met koude donkere wolken van gas en stof die Bok-bolletjes worden genoemd. Ze zijn genoemd naar Dr. Bart Bok, de astronoom die voor het eerst ontdekte wat ze waren. Hier vinden de eerste beroering van de geboorte van een ster plaats, aan het oog onttrokken. Deze afbeelding toont drie van deze eilanden van gas en stof in het hart van de Carinanevel. Het proces van stergeboorte begint in deze wolken als zwaartekracht trekt materiaal naar het midden. Naarmate meer gas en stof samenklonteren, stijgen de temperaturen en wordt een jong stellair object (YSO) geboren. Na tienduizenden jaren is de protoster in het midden heet genoeg om waterstof in zijn kern te gaan smelten en hij begint te schijnen. De straling van de pasgeboren ster eet weg bij de geboortewolk en vernietigt deze uiteindelijk volledig. Ultraviolet licht van nabijgelegen sterren vormt ook de kraamkamers van stergeboorten. Het proces wordt fotodissociatie genoemd en is een bijproduct van de geboorte van een ster.

Afhankelijk van hoeveel massa er in de wolk zit, kunnen de sterren die erin geboren worden rond de massa van de zon zijn - of veel, veel groter. De Carinanevel heeft veel zeer zware sterren, die erg heet en helder branden en een kort leven leiden van een paar miljoenen jaren. Sterren zoals de zon, die meer een gele dwerg is, kunnen miljarden jaren oud worden. De Carinanevel heeft een mix van sterren, allemaal in batches geboren en verspreid door de ruimte.

Terwijl sterren de geboortewolken van gas en stof vormen, creëren ze verbazingwekkend mooie vormen. In de Carinanevel zijn verschillende gebieden die zijn weggesneden door de straling van nabije sterren.

Een daarvan is Mystic Mountain, een pilaar van stervormend materiaal dat zich uitstrekt over drie lichtjaar ruimte. Verschillende "pieken" in de berg bevatten nieuw gevormde sterren die zich een weg naar buiten eten, terwijl nabije sterren de buitenkant vormen. Helemaal bovenaan sommige toppen zijn materiaalstralen die wegstromen van de babysterren die erin verborgen zijn. Over een paar duizend jaar zal dit gebied de thuisbasis zijn van een kleine open cluster van hete jonge sterren binnen de grotere grenzen van de Carinanevel. Er zijn veel sterrenhopen (associaties van sterren) in de nevel, die astronomen inzicht geeft in de manier waarop sterren samen in de melkweg worden gevormd.

De massieve sterrenhoop Trumpler 14 is een van de grootste sterrenhopen in de Carinanevel. Het bevat enkele van de meest massieve en heetste sterren in de Melkweg. Trumpler 14 is een open sterrenhoop die een groot aantal lichtgevende hete jonge sterren verpakt in een gebied van ongeveer zes lichtjaar in doorsnee. Het maakt deel uit van een grotere groep hete jonge sterren, de Carina OB1 stellaire associatie. Een OB-associatie is een verzameling van tussen de 10 en 100 hete, jonge, massieve sterren die na hun geboorte nog steeds bij elkaar zijn geclusterd.

De Carina OB1-associatie bevat zeven sterrenhopen, allemaal geboren rond dezelfde tijd. Het heeft ook een enorme en zeer hete ster genaamd HD 93129Aa. Astronomen schatten dat het 2,5 miljoen keer helderder is dan de zon en het is een van de jongste van de enorme hete sterren in de cluster. Trumpler 14 zelf is slechts ongeveer een half miljoen jaar oud. Daarentegen is de Pleiaden-sterrenhoop in Stier ongeveer 115 miljoen jaar oud. De jonge sterren in cluster Trumpler 14 sturen woedend sterke wind door de nevel, die ook helpt bij het vormen van wolken van gas en stof.

Naarmate de sterren van Trumpler 14 ouder worden, verbruiken ze hun nucleaire brandstof in een ongelooflijk tempo. Als hun waterstof op is, beginnen ze helium in hun kernen te consumeren. Uiteindelijk raken ze zonder brandstof en vallen ze in elkaar. Uiteindelijk zullen deze enorme stellaire monsters exploderen in enorme catastrofale uitbarstingen genaamd "supernova-explosies'De schokgolven van die explosies sturen hun elementen de ruimte in. Dat materiaal zal toekomstige generaties sterren verrijken die in de Carinanevel worden gevormd.

Interessant is dat, hoewel er al veel sterren zijn gevormd in de open cluster van Trumpler 14, er nog een paar wolken gas en stof overblijven. Een daarvan is de zwarte bolletje in het midden links. Het kan heel goed een paar sterren voeden die uiteindelijk hun créche zullen opeten en binnen een paar honderdduizend jaar zullen schijnen.

Niet ver van Trumpler 14 ligt de enorme sterrenhoop Trumpler 16 - ook onderdeel van de Carina OB1-associatie. Net als zijn tegenhanger naast de deur, is deze open cluster boordevol sterren die snel leven en jong zullen sterven. Een van die sterren is de lichtgevende blauwe variabele Eta Carinae.

Deze massieve ster (een van een binair paar) heeft omwentelingen doorgemaakt als opmaat voor de dood in een enorme supernova-explosie, een hypernova genaamd, ergens in de komende 100.000 jaar. In de jaren 1840 lichtte het op en werd het de op één na helderste ster aan de hemel. Het dimde toen bijna honderd jaar lang voordat het in de jaren veertig langzaam oplichtte. Zelfs nu is het een krachtige ster. Het straalt vijf miljoen keer meer energie uit dan de zon, zelfs terwijl het zich voorbereidt op zijn uiteindelijke vernietiging.

De tweede ster van het paar is ook erg massief - ongeveer 30 keer de massa van de zon - maar wordt verborgen door een wolk van gas en stof die door zijn primaire stof wordt uitgestoten. Die wolk wordt "de Homunculus" genoemd omdat hij een bijna mensachtige vorm lijkt te hebben. Het onregelmatige uiterlijk is een mysterie; niemand weet precies waarom de explosieve wolk rond Eta Carinae en zijn metgezel twee lobben heeft en in het midden is vastgemaakt.

Wanneer Eta Carinae zijn stapel opblaast, wordt het het helderste object aan de hemel. Gedurende vele weken zal het langzaam verdwijnen. Restanten van de oorspronkelijke ster (of beide sterren, als beide exploderen) zullen in schokgolven door de nevel. Uiteindelijk zal dat materiaal in de verre toekomst de bouwstenen worden van nieuwe generaties sterren.

Skygazers die naar de zuidelijke uitlopers van het noordelijk halfrond en over het hele zuidelijk halfrond reizen, kunnen de nevel in het hart van het sterrenbeeld gemakkelijk vinden. Het ligt vlakbij het sterrenbeeld Crux, ook wel bekend als het Zuiderkruis. De Carinanevel is een goed object met het blote oog en wordt nog beter met een blik door een verrekijker of een kleine telescoop. Waarnemers met telescopen van goede grootte kunnen veel tijd besteden aan het verkennen van de Trumpler-clusters, de Homunculus, Eta Carinae en het Sleutelgatgebied in het hart van de nevel. De nevel is het best te zien tijdens de zuidelijk halfrond zomer- en vroege herfstmaanden (noordelijk halfrond winter en vroege lente).

Voor zowel amateur- als professionele waarnemers biedt de Carinanevel een kans om regio's te zien die lijken op degene die onze eigen zon en planeten miljarden jaren geleden heeft geboren. Het bestuderen van de geboortegebieden in deze nevel geeft astronomen meer inzicht in het proces van de bevalling en de manier waarop sterren na hun geboorte samen clusteren.

In de verre toekomst zullen waarnemers ook kijken hoe een ster in het hart van de nevel explodeert en sterft, waardoor de cyclus van het sterrenleven wordt voltooid.