VY CANIS MAJORIS: ONTDEKKING, KENMERKEN, STRUCTUUR, VORMING EN EVOLUTIE - ARTE - 2026

VY Canis Majoris is een ster in het sterrenbeeld Canis Majoris of Can Mayor, waar ook Sirius wordt aangetroffen. VY Canis Majoris staat op ongeveer 4900 lichtjaar afstand van de aarde en is zichtbaar met verrekijkers en telescopen en vertoont een kenmerkende rode kleur.

De eerste waarnemingen van VY Canis Majoris (VY CMa) dateren uit het begin van de 19e eeuw. Ze zijn te danken aan de Franse astronoom Joseph DeLalande in 1801, die het classificeerde als een ster van magnitude 7.

Figuur 1. VY Canis Majoris in het sterrenbeeld Orion, is een ster met een straal die duizenden keren groter is dan die van de zon, hij is omgeven door een nevel die bestaat uit materiaal dat de ster zelf voortdurend werpt. Bron: Wikimedia Commons. Judy Schmidt.

Met verbeteringen in het ontwerp van de telescoop, beseften astronomen in het begin van de 20e eeuw al snel hoe uniek VY CMa is, dankzij de variërende helderheid en gehuld in een complexe nevel vol klonten en condensaties.

Om deze reden werd enige tijd gedacht dat het eerder een sterrenstelsel was. Dit idee is momenteel uitgesloten, hoewel sommige astronomen beweren dat er ten minste één metgezel is.

Waarnemingen geven aan dat VY CMa buitengewoon lichtgevend en uitzonderlijk groot is, duizenden keren groter dan de zon. In die mate dat de ster, als hij zijn plaats zou innemen, zich zou uitstrekken tot aan de baan van Saturnus.

VY CMa bevindt zich beslist in een zeer onstabiele fase, die voorafgaat aan het einde van zijn leven, omdat de ster snel zijn buitenste lagen afstoot en ze de ruimte in gooit, waar ze zich als een nevel eromheen verspreiden.

Daarom sluiten astronomen niet uit dat VY CMa in korte tijd een supernova-uitbraak zal ondergaan.

kenmerken

Astronomen zijn erg geïnteresseerd in het bestuderen van een ster die zo uniek is als VY CMa, omdat de informatie ervan doorslaggevend is voor de studie van de evolutie van sterren.

VY CMa wordt gekenmerkt door een van de sterren met de grootste straal en is ook het meest lichtgevend. Het is ook een van de zwaarste van de rode superreussterren, sterren die al een lange weg hebben afgelegd in hun stellaire leven.

VY CMa is ook fascinerend omdat verwacht wordt dat de dagen plotseling eindigen, in een grote supernova-explosie. Laten we eens kijken naar enkele van de interessantere details:

Plaats

VY CMa is vanaf de aarde zichtbaar in het sterrenbeeld Canis Major, dicht bij Sirius en het sterrenbeeld Orion. Het is tussen 3.900 en 4.900 lichtjaar van de aarde verwijderd.

Het is niet eenvoudig om de afstand precies vast te stellen, ten eerste omdat de ster niet dichtbij is en ten tweede omdat hij continu materiaal spuwt. Daarom is hij omgeven door een nevel (zie figuur 1) die het moeilijk maakt om de atmosfeer van de ster te zien en het moeilijk maakt om nauwkeurige schattingen te maken.

Figuur 2. Het sterrenbeeld Can Major en VY CMa zijn rood omcirkeld, nabij NGC 2362, een open sterrenhoop gevuld met jonge sterren en sterren in formatie. Bron: Wikimedia Commons. Canis_major_constellation_map.png: Torsten Bronger. Afgeleide werk: Kxx.

Variabiliteit

In 1931 was het al een feit dat VY CMa opmerkelijke variaties in zijn helderheid ervoer, zodat het werd beschreven als een variabele ster met een lange periode.

Hoewel het erg helder is, varieert de absolute magnitude tussen -9,5 en -11,5. Vergelijk Sirius, die magnitude -1,6 heeft, en de zon, het helderste object gezien vanaf de aarde, op -26,7.

Om variabele sterren te identificeren, kennen astronomen ze een naam toe die bestaat uit een of een paar hoofdletters, gevolgd door de naam van het sterrenbeeld waarin ze worden aangetroffen.

De eerste ontdekte variabele krijgt de letter R, de volgende de S, enzovoort. Als de letters klaar zijn, begint een reeks met RR, RS enzovoort, zodat VY CMa nummer 43 is onder de variabele sterren van Can Major.

En waarom ervaren VY CMa of andere sterren veranderingen in hun helderheid? Het kan zijn dat de ster zijn helderheid verandert als gevolg van samentrekkingen en uitzetting. Een andere reden kan de aanwezigheid zijn van een ander object dat het tijdelijk verduistert.

Radio

Sommige astronomen schatten de straal van VY CMa op wel 3000 keer de straal van de zon. Andere, meer conservatieve schattingen gaan uit van een grootte van 600 zonnestralen, hoewel de meest recente metingen deze op 1420 zonnestralen plaatsen.

Het feit dat VY CMa is gehuld in een nevel van materie die door dezelfde ster wordt uitgeworpen, is verantwoordelijk voor de variabele straal van de ster. Een cijfer dat tot nu toe nog ter discussie staat.

VY CMa was een tijdlang de grootste bekende ster. Tegenwoordig wordt het overtroffen door UY Scuti (1708 zonnestralen) in het sterrenbeeld Schild en door Westerlund 1-26 (2544 zonnestralen volgens sommigen, 1500 volgens anderen) in het sterrenbeeld Ara.

Massa

Niet per se omdat het een grote ster is, het is de zwaarste ster van allemaal. Op basis van de temperatuur en de magnitude (bolometrisch) wordt geschat dat de huidige massa van VY CMa 17 ± 8 zonsmassa's is (de massa van de zon is 1,989 × 10 ^ 30 kg).

VY CMa verliest massa met een snelheid van 6 × 10 ^ −4 zonsmassa's per jaar, de gewelddadige massa-ejecties die vaak voorkomen niet meegerekend. Op deze manier wordt de nevel die de ster omgeeft gevormd.

Temperatuur en helderheid

De temperatuur van VY Canis Majoris wordt geschat op 4000 K en een helderheid tussen 200.000 en 560.000 keer die van de zon. De helderheid is gelijk aan het vermogen (energie per tijdseenheid) dat door de ster de ruimte in wordt uitgezonden.

De helderheid van de zon wordt gebruikt als referentie en als eenheid om de kracht van astronomische objecten te meten. Een (1) zonnelichtsterkte is gelijk aan 3828 × 10 ^ 26 watt.

De temperatuur en helderheid van VY Canis Majoris plaatsen het in het superreusgebied van het HR-sterrenclassificatiediagram.

Figuur 3. HR-diagram van de sterren. Rode superreuzen en hyperreuzen zoals VY Canis Majoris staan ​​rechtsboven. Bron: Wikimedia Commons.

Het HR- of Hertzsprung-Russell-diagram is een grafiek van de helderheid van sterren als functie van hun temperatuur. De positie van een ster in dit diagram geeft zijn evolutietoestand aan en hangt af van zijn oorspronkelijke massa.

De sterren die waterstof verbruiken om helium in hun kern te vormen, bevinden zich in de hoofdreeks (hoofdreeks), de diagonaal van het diagram. Onze zon is daar, terwijl Proxima Centauri rechtsonder staat, omdat het kouder en kleiner is.

In plaats daarvan verlieten Betelgeuze, Antares en VY CMa de hoofdreeks, omdat ze al geen waterstof meer hebben. Ze migreerden vervolgens naar de evolutionaire lijn van de rode superreus en hyperreussterren, rechtsboven in het diagram.

Na verloop van tijd (astronomisch natuurlijk) worden sterren zoals de zon witte dwergen, die naar beneden gaan in het HR-diagram. En rode superreuzen eindigen hun dagen als supernovae.

Structuur

Sterren zijn in feite enorme gasbollen die voor het grootste deel bestaan ​​uit waterstof en helium, vergezeld van sporen van de andere bekende elementen.

De structuur van sterren is voor iedereen min of meer hetzelfde: een kern waar fusiereacties plaatsvinden, een tussenlaag genaamd de mantel of envelop, en de buitenste laag of sterrenatmosfeer. Na verloop van tijd veranderen de dikte en kenmerken van deze lagen.

Er zijn twee krachten die de ster samenhangend houden: aan de ene kant de zwaartekracht die hem neigt te comprimeren, en aan de andere kant de druk die door fusiereacties vanuit de kern wordt gegenereerd, waardoor deze uitzet.

Figuur 4. Een ster is in hydrostatisch evenwicht wanneer de zwaartekracht die hem neigt te comprimeren, wordt gecompenseerd door de fusiedruk die hem vergroot. Bron: F. Zapata.

Wanneer er een onbalans optreedt, zoals waterstofdepletie, overheerst de zwaartekracht en begint de kern van de ster in te storten, waarbij grote hoeveelheden warmte worden gegenereerd.

Deze warmte wordt overgebracht naar de aangrenzende lagen en geven aanleiding tot nieuwe fusiereacties die tijdelijk het evenwicht van de ster herstellen. Maar tijdens het proces zetten de buitenste lagen zich gewelddadig uit en de ster zwelt op en verandert in een rode reus.

En als de oorspronkelijke massa van de ster groter was dan 8 zonsmassa's, dan wordt hij een superreus of een hyperreus, zoals VY Canis Majoris.

Hyperreuzensterren zijn zeldzaam in het universum, tenzij we er iets van weten. Er zijn blauw, wit, geel, rood … Het verschil in kleur is te wijten aan de temperatuur, de blauwe zijn heter en de rode zijn kouder.

Naarmate sterren het einde van hun evolutie naderen, krijgen ze een gelaagde structuur van ui, want als het zwaardere elementen verbrandt, blijft er een buitenste laag over van het minder dichte element dat eerder verbrand was, zoals te zien is in de figuur.

Dat is de reden waarom in VY Canis Majoris chemische verbindingen van de meest uiteenlopende aard zijn aangetroffen.

Figuur 5. "Onion" gelaagde structuur van een ster in zijn laatste ontwikkelingsstadium. Bron: European Southern Observatory.

Vorming en evolutie

Zoals alle sterren moet VY Canis Majoris zijn ontstaan ​​dankzij de zwaartekracht die ervoor zorgde dat het gas en het kosmische stof tot een enorme wolk werden samengeperst.

De temperatuur stijgt namelijk tot de kernreactor van de ster start. Dan ontstaat het hydrostatische evenwicht tussen de bovengenoemde krachten: de verdichtingszwaartekracht en de druk vanuit de kern wil de ster uitzetten.

Op dit punt en altijd volgens zijn massa, bevindt de ster zich in de hoofdreeks. Voor VY Canis Majoris had het links van het diagram moeten zijn, in het gebied van de blauwe reuzensterren, maar zodra waterstof was uitgeput, ging het over naar de evolutionaire lijn van de hyperreuzen.

Zulke zware sterren eindigen vaak hun dagen in een supernova-explosie, zoals we al zeiden. Maar ze kunnen ook massaverliezen ervaren en een blauwe reus worden, althans voor een korte tijd, en hun dagen als neutronenster of zwart gat beëindigen.

Vergelijking met de zon

De volgende afbeelding toont een vergelijking tussen de afmetingen van VY Canis Majoris en de zon. Ze verschillen niet alleen in grootte, massa en temperatuur, maar de evolutionaire lijnen van beide zijn heel verschillend.

Figuur 6. Vergelijkende grootte tussen de zon, inclusief de baan van de aarde (in de rechthoek) en VY Canis Majoris. Bron: Wikimedia Commons.

De zon zal uiteindelijk uit de hoofdreeks breken en een rode reus worden, die zich in omvang buiten de aarde uitbreidt. Maar er is nog een lange weg te gaan, aangezien de zon amper de helft van zijn leven heeft als stabiele ster. Het bestaat ongeveer 4,603 miljard jaar.

Het heeft er nog steeds evenveel, maar door zijn massa zal de zon zijn dagen eindigen als een witte dwerg, terwijl VY Canis Majoris dat misschien op een veel spectaculairdere manier doet.

Referenties

1. American Association of variable Star Observers. VY Canis Majoris. Hersteld van: aavso.org.
2. Carroll, B. An Introduction to Modern Astrophysics. 2e. Editie. Pearson.
3. Martínez, D. De stellaire evolutie. Vaeliada. Hersteld van: Google Books.
4. Paolantonio, S. De opmerkelijke variabele ster VY Canis Majoris. Hersteld van: historiadelaastronomia.files.wordpress.com.
5. Rebusco, P. Fusion in the Universe: waar uw sieraden vandaan komen. Hersteld van: scienceinschool.org.
6. Wikipedia. Rode superreus. Hersteld van: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. VY Canis Majoris. Hersteld van: en.wikipedia.org.