Mocht je het gevoel hebben dat je in een bubbel leeft, de wetenschap heeft nu sterke aanwijzingen dat dit het geval is – al gaat het waarschijnlijk om een wat grotere bel dan je je had kunnen voorstellen.
Met behulp van gegevens van de ruimtetelescoop Gaia hebben astronomen voor het eerst een gedetailleerde 3D-kaart samengesteld van de zogeheten Lokale Bel. Zo blijkt niet alleen dat de aarde in een sterrenproducerende bel ligt, maar ook hoe die op zijn beurt is ontstaan.
‘De Lokale Bel ontstond door een reeks hevige supernova-explosies in de laatste 14 miljoen jaar. Toen de supernova’s ontploften, veroorzaakten ze schokgolven die het gas in de buurt samenvoegden tot een dichte schil: het oppervlak van de bel,’ vertelde Catherine Zucker, astronoom aan het Harvard Smithsonian Center for Astrophysics tegen Wetenschap in Beeld.
De bel van 1000 lichtjaar in doorsnee is een soort kosmische voedingsbodem, die onze nachthemel steeds verandert.
Supernova’s blazen de bel op
De Lokale Bel is een leegte tussen sterren in ons plaatselijke sterrenstelsel, de Orionarm van de Melkweg, en ontstond circa 14 miljoen jaar terug toen een reuzenster instortte en als supernova explodeerde.
In de Melkweg exploderen elke eeuw gemiddeld twee supernova’s, waarbij in één tel evenveel energie vrijkomt als er in een miljoen jaar uit de zon stroomt.
15 supernova’s hebben de Lokale Bel in de afgelopen 14 miljoen jaar geleidelijk opgeblazen.
Supernova’s zenden gammastralen uit, die ontstaan als een speciale variant van aluminium vervalt tot magnesium. Astronomen kunnen die gammastralen meten en zo ontdekken dat een ster op een bepaald moment geëxplodeerd is.
Daarmee hebben ze uitgerekend dat in totaal 15 supernova’s in de afgelopen 14 miljoen jaar hebben bijgedragen aan de expansie van de bel en hem steeds verder hebben opgeblazen.
Telkens wanneer een van de sterren ontplofte, slingerde hij alle materie in de ruimte eromheen, zoals stof en waterstof, ver naar buiten.
In de loop der tijd hebben supernova’s dus een zak in de ruimte gemaakt die de binnenkant van de bel zelf vormt. De zak bevat bijvoorbeeld slechts een tiende van de hoeveelheid waterstof buiten de bel.
Zeven clusters spuien sterren
Het zonnestelsel is omgeven door de zogeheten Lokale Bel – een reusachtige bel van stof en gas. De bel is geen perfecte bol, maar strekt zich rond de 500 lichtjaar uit aan weerszijden van de zon. Om een beeld te krijgen: de ster die het dichtst bij de zon staat, Proxima Centauri, staat op ongeveer 4,2 lichtjaar afstand.
Binnenin is de bel bijna verstoken van materie, maar aan de buitenkant hebben waterstof en andere elementen zich verzameld in zeven clusters, waaronder de sterrenbeelden Vlieg en Kameleon. De clusters zijn ware sterrenfabrieken: door de hoge materiedichtheid ontstaan er voortdurend nieuwe sterren.
Volgens astronomen is de Lokale Bel niet de enige, en ze denken dat de meeste sterren in het heelal op het oppervlak van soortgelijke bellen gevormd zijn.
Astronomen kennen de Lokale Bel al 50 jaar, maar nu pas laten gegevens van de Gaia-telescoop en nieuwe computerprogramma’s duidelijk zien hoe groot de bel werkelijk is, hoe hij gevormd is en wat er op zijn oppervlak gebeurt.
En dat is allemaal niet niks.
Fusie steekt de sterren aan
Onderzoekers van onder meer het Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics hebben de afstanden tot de buursterren rond de zon bestudeerd, en verreweg de meeste nieuwe sterren blijken zich op het oppervlak van de bel te bevinden.
Maar dat niet alleen – ze verwijderen zich ook van de zon met een snelheid die vergelijkbaar is met de uitdijingssnelheid van de bel zelf.
De ruimtetelescoop Gaia draait op 1,5 miljoen kilometer van de aarde in een baan op lagrangepunt L2, waar de baan niet verstoord wordt.
De onderzoekers concluderen daarom dat alle materie die door de supernova-Âexplosies de bel uit is gevlogen, geleidelijk is samengeklonterd, waardoor een membraan van heet gas en stof is ontstaan dat de buitenkant van de bel vormt.
Hier heeft materie zich in de loop van de tijd opgebouwd, en de dichtheid ervan is cruciaal voor de vorming van sterren.
Hoe hoger de dichtheid van materie, hoe meer zwaartekracht er is om nog meer materie aan te trekken. Langs het oppervlak van de bel zijn zeven van zulke gebieden waar de materie dicht genoeg is om de sterrenvorming te kunnen voeden.
Terwijl de materie indikt, stijgen de temperaturen, waardoor aanvankelijk een zogeheten protoster wordt gevormd.
Bekijk de explainer over het leven van sterren van wieg tot graf
Mettertijd worden de hitte en de druk zo hoog dat de kernen beginnen samen te smelten, waarbij grote hoeveelheden energie vrijkomen. Met andere woorden, de protoster is gaan branden – of fuseren – en is een echte ster geworden.
Overal in het heelal zijn bellen
Hoe het zonnestelsel in de Lokale Bel is beland, was altijd een raadsel. Het heelal dijt voortdurend uit, en alles – ook ons eigen zonnestelsel – is in beweging.
Zo’n 5 miljoen jaar geleden ging het zonnestelsel de bel binnen, die zelf meer dan 6 kilometer per seconde groeit.
Het zonnestelsel bevindt zich nu in het centrum van de bel, dus astronomen denken dat bellen veel voorkomen in het heelal – want als dat niet zo was, zou het statistisch gezien bijna onmogelijk zijn dat wij ons nu in zo’n bel bevinden.
Supernova creëerde sterrenfabriek
1. Supernova blies de bel op
De bel ontstond 14 miljoen jaar geleden toen een reuzenster als een supernova ontplofte en gas en stof naar alle kanten blies. Later hebben nog 14 supernova’s de bel doen uitdijen, en nu meet hij 1000 lichtjaar in doorsnee.
2. Materie verzamelde zich aan het oppervlak
Bij elke explosie zette zich steeds meer gas en stof af op de bel, en na verloop van tijd werd de materie zo dicht dat er nieuwe sterren ontstonden. Zo’n 5 miljoen jaar geleden schoof het zonnestelsel de bel in.
3. Sterren ontstaan rond de aarde
Het zonnestelsel bevindt zich nu midden in de 1000 lichtjaar grote bel. In de bel zelf is er te weinig materie om sterren te vormen, maar langs het oppervlak ervan zijn zeven gebieden waar nieuwe sterren ontstaan.
De onderzoekers denken dat de bellen veel voorkomen en allerlei materiearme holtes creëren in sterrenstelsels, als in een gatenkaas. Daarom ontstaan de meeste sterren van een stelsel waarschijnlijk op bubbels als de Lokale Bel.
Zo blijkt dat het vernietigende einde van supernova’s veel nieuws mogelijk maakt. De kosmische ontploffingen van stervende sterren scheppen voorwaarden voor de vorming van nieuwe sterren.
Onderzoekers willen nu meer bellen in de Melkweg bestuderen om te kijken hoe ze op elkaar inwerken als ze botsen en welke rol ze spelen in het leven en de ontwikkeling van sterrenstelsels.
‘Onze plaats in de Lokale Bel kan het zonnestelsel de laatste duizenden jaren tegen schadelijke straling beschermd hebben,’ verklaart Catherine Zucker.
Intussen kunnen we vanaf de eerste rang omhoog kijken en aan de nachtelijke hemel nieuwe sterren zien ontstaan.