De dood van sterren en daarna: sterren zoals onze zon
Als fusie in de kern van een ster ophoudt, verlaat de ster de hoofdreeks en begint te sterven. Het evenwicht waar de ster in zijn jonge jaren zo hard voor had geknokt, raakt verstoord. De straling neemt af en de ster begint door de zwaartekracht samen te trekken. De energie die hierbij vrijkomt, verwarmt de omgeving van de ster waar nog steeds waterstof aanwezig is. Die sterrenatmosfeer wordt zo heet en de druk loopt zodanig op dat fusie van waterstof gaat plaatsvinden. Daardoor zwelt de ster op en wordt het een reus. De toename van het oppervlak van een ster doet de ster weer afkoelen en dus, roder worden. De meeste reuzen aan de hemel zijn rode reuzen. De op twee na helderste ster, Arcturus, is een rode reus. De verwachting is dat onze zon over ongeveer vijf miljard jaar een rode reus zal worden.
Als de temperatuur in de atmosfeer van de ster hoog genoeg is voor waterstoffusie, zijn de temperatuur en druk in de kern van een reus zelfs nog hoger. De temperatuur in een reus is meer dan 4100 miljoen Kelvin (4.100.000.273,16 °C). Bij dergelijke temperaturen kan kernfusie van helium plaatsvinden. De omzetting van helium in koolstof wordt wel het ‘triple alpha’-proces genoemd, omdat er drie heliumkernen (alfadeeltjes) voor nodig zijn. Eerst worden twee heliumkernen in een instabiele berylliumkern omgezet, die vervolgens tegen een andere heliumkern botst en een koolstofkern vormt. Als er dan nog een heliumkern tegen botst, wordt zuurstof gevormd.


Impressie van de zon die over tien miljard jaar een planetaire nevel vormt. Uitgestoten gas (paars) breidt zich van de stervende zon (boven midden) uit in de richting van de levenloze aarde (rechtsonder) en maan (linksonder). Dit stadium van de zon volgt na de uitzetting in het stadium van een rode reus. Als de brandstof die in de kern zit op is, worden de buitenste lagen op deze manier uitgestoten. De resten koelen af en vormen een witte dwerg. (overigens komt dit niet overeen met hoe het daadwerkelijk zal zijn, want de verwachting is dat de zon zo erg zal opzwellen dat de aarde wordt opgeslokt, dus als de zon een planetaire nevel sticht is de aarde allang verdwenen.)

Heliumfusie gaat meerdere miljarden jaren door, tot alle helium op is. De kerntemperaturen in reuzen worden nooit hoog genoeg om fusie tussen de koolstof en het zuurstof mogelijk te maken. In plaats daarvan stoppen deze sterren met de energieproductie en stoten ze de overblijvende materie en straling de ruimte in. Dit laat zich zien in het hele elektromagnetische spectrum. Gammastralen, röntgenstraling, ultraviolette- en infrarode straling stromen weg en kunnen door onderzoekers hier op aarde worden gedetecteerd. Deze onzichtbare soorten straling zijn niet de enige manier om te achterhalen dat dit proces aan de gang is, want in het zichtbare deel van het spectrum is een fantastische planetaire nevel te zien. De naam ‘planetaire nevel’ kan misleidend zijn; William Herschel bedacht de term omdat hij dacht dat het schouwspel met de schijf van een planeet te maken had. Pas later werd ontdekt dat het om stervende sterren ging.


Bewerkt beeld van de planetaire nevel Helix (NGC 7293), de dichtstbijzijnde nevel vanaf aarde, op ca. 450 lichtjaar in het sterrenbeeld Aquarius. De naam planetaire nevel is ongelukkig gekozen, ze hebben noch met planeten noch met nevels te maken. Het zijn eigenlijk schillen van gas die uit het oppervlak van een stervende ster komen. Dit gas is geïoniseerd door straling van de ster en gloeit. De foutieve naam komt door de eerste telescopen die ze als nevels zagen.

Nadat de ster alle materie heeft uitgestoten, blijft alleen een kern met koolstof en zuurstof achter. Door de zwaartekracht blijft de kern krimpen. De samentrekking houdt op een bepaald moment op omdat de atomen dan zó dicht op elkaar zitten als maar kan; elektronen zitten tegen de kern gedrukt en beginnen elkaar af te stoten. Deze sterrenresten worden witte dwergen genoemd. Hun dichtheid is uitzonderlijk hoog, omdat zoveel materie in zo’n klein volume wordt gepropt. De witte dwerg verbruikt alle hitte en energie, begint dan roder van kleur te worden en verdwijnt tot slot, in de zin dat de ster op de aarde niet meer is te zien; er is echter nog wel een massa aanwezig. Het verdwijnen van witte dwergen duurt miljarden jaren en zelfs de oudste witte dwergen zijn dus nog steeds waarneembaar.
Wilt u ons contacteren dan kan dat