Icon up Overzicht

Nieuw licht aan de nachtelijke hemel door ontploffende sterren (Exaktueel)

Onderwerp: Astrofysica

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.

Op nu.nl staat een artikel waarin Amerikaanse wetenschappers een nieuw licht aan de hemel voorspellen. Het gaat om de dubbelster KIC 9832227. Dat zijn twee sterren die om elkaar heen draaien. Een enkele omloop duurt slechts elf uur en dat wordt steeds korter. Wetenschappers concluderen hieruit dat de sterren steeds dichter bij elkaar komen. Ze maken daarbij gebruik van het behoud van draai-impuls.

a) Doe-opdracht: Het behoud van draai-impuls kan je eenvoudig zelf testen. Ga op een draaibare bureaustoel zitten. Zet je vervolgens ergens aan af, zodanig dat je rondjes gaat draaien. Spreid je armen horizontaal zo wijd mogelijk. Hou dan ineens je armen zo dicht mogelijk op je lichaam. Wat valt je op aan de draaisnelheid? We noemen dit ook wel het ballerina-effect.  Zie ook onderstaand filmpje.

Als de sterren dicht bij elkaar komen zullen ze langzaam samensmelten. De temperatuur en de druk loopt dan hoog op. Er vindt uiteindelijk een explosie plaats. De intensiteit van het uitgezonden licht wordt dan ineens tienduizend keer zo groot. De sterren zullen een tijdlang de felste sterren aan de hemel zijn.

De schijnbare magnitude geeft aan hoe helder een hemellichaam voor ons te zien is. Hoe groter dit getal, hoe slechter een hemellichaam te zien is. De zon heeft bijvoorbeeld een schijnbare magnitude van -26,74, terwijl Maris een schijnbare magnitude van  +1,84 heeft. De schijnbare magnitude is een logaritmische schaal. Als de schijnbare magnitude 5 groter is, is de helderheid 100 keer lager.

b) Hoeveel keer zo groot is de helderheid als de magnitude 1 afneemt?

Tijdens de explosie zal de intensiteit van het uitgezonden licht tienduizend keer zo groot worden.

c) Toon aan dat de magnitude dan met 10 afneemt.

De hoogste schijnbare magnitude die het menselijk oog kan waarnemen in een stedelijke wijk ligt ergens tussen +3 en +4. De limiet van het menselijk blote oog is +6,50

d) Leg uit waarom de limiet van het menselijk blote oog hoger ligt dan de limiet die in een stedelijke wijk waargenomen kan worden.

De dubbelster KIC 9832227 heeft op dit moment een schijnbare magnitude van ongeveer +12.

e) Leg uit wat de schijnbare magnitude van de dubbelster zal zijn wanneer de explosie op aarde waargenomen wordt?

f) Leg uit of we dat met het blote oog kunnen waarnemen.