Het heelal is allesbehalve leeg. Tussen de sterren door zweven enorme wolken van gas en stof. Sommige van die wolken zijn koel en donker, andere lichten juist fel op in de nachtelijke hemel. De meest spectaculaire van die lichtende wolken zijn de H II-gebieden, kleurrijke nevels die ons vertellen waar nieuwe sterren worden geboren. De naam klinkt technisch, maar is eenvoudig te verklaren:
- H = waterstof, het meest voorkomende element in het heelal.
- II = eenmaal geïoniseerd: het elektron is van het waterstofatoom gescheiden, zodat alleen een proton overblijft.
Een H II-gebied is dus een wolk van geïoniseerd waterstofgas. Zulke gebieden ontstaan wanneer jonge, zeer hete sterren (meestal van het type O of B) grote hoeveelheden ultraviolet licht uitzenden. Dat licht is zo energierijk dat het het omringende gas ioniseert en laat oplichten. De temperatuur van dergelijke gebieden in het heelal bedraagt rond de 10.000 Kelvin en vaak zijn deze nevels rood als gevolg van de uitgestraalde Hα-lijn van waterstof. De omvang van H II-gebieden kan van enkele tot vele honderden lichtjaren bedragen in doorsnee. Hun leeftijd wordt geschat op slechts enkele miljoenen jaren, wat in kosmische termen zeer jong is.
H II-gebieden zijn voor astronomen de kraamkamers van sterren: hier ontstaan en groeien nieuwe sterrenhopen. Ze geven inzicht in de chemische evolutie van sterrenstelsels, omdat de zware elementen uit oude sterren er weer in worden opgenomen. Voor amateur-astronomen zijn ze vaak de mooiste en meest fotogenieke nevels aan de hemel, toegankelijk met verrekijkers, telescopen en vooral met astrofotografie.
Hoe ontstaan H II-gebieden?
Alles begint met een reusachtige moleculaire wolk: een verzameling koud gas en stof, grotendeels bestaande uit waterstof. In zo’n wolk ontstaan door zwaartekracht stellaire kraamkamers waar nieuwe sterren worden geboren. In de dichtste kernen van de wolk storten deeltjes op elkaar in en vormt zich een protoster. Sommige van deze nieuwe sterren zijn zeer heet en massief (type O- of B-sterren). Zulke sterren zijn zeldzaam, maar ze hebben een enorme invloed op hun omgeving. Deze jonge, hete sterren zenden gigantische hoeveelheden ultraviolet (UV) straling uit. Dat UV-licht is zo energierijk dat het de waterstofatomen in de omgeving ioniseert: de elektronen worden van de protonen geslagen. Wanneer elektronen weer recombineren met protonen, zenden ze fotonen uit. Het meest opvallende licht is de rode gloed van de Hα-emissielijn. Dit geeft H II-gebieden hun typische rode kleur. Naarmate de ster meer UV-straling uitzendt, wordt steeds meer van de omringende wolk geïoniseerd. Zo kan een H II-gebied tientallen tot honderden lichtjaren groot worden. Het H II-gebied blijft bestaan zolang de hete ster UV-straling levert. Wanneer die ster zijn brandstof opgebruikt en sterft (vaak als supernova), verdwijnt de ioniserende bron en koelt het gas weer af – het gebied verandert terug in neutraal of moleculair waterstof.
Hoe werden H II-gebieden ontdekt?
Deze nevels zijn al eeuwenlang bekend, vaak als mysterieuze "vlekjes" aan de hemel. In de 17e en 18e eeuw zagen waarnemers met vroege telescopen zoals Nicolas-Claude Fabri de Peiresc (die in 1610 de Orionnevel beschreef) en later Charles Messier (catalogus van nevelachtige objecten) deze wolken. Ze wisten echter niet wat ze waren. Met de komst van spectroscopie ontdekten astronomen in de 19de eeuw dat veel van deze nevels niet uit sterren bestonden, maar uit gloeiend gas. Metingen van de spectraallijnen toonden in de 20ste eeuw aan dat het vooral om geïoniseerd waterstof ging. Zo werd het begrip H II-gebied geïntroduceerd. Vandaag de dag worden H II-gebieden intensief bestudeerd, zowel in zichtbaar licht als met radiotelescopen, om beter te begrijpen hoe sterrenstelsels hun stervorming op gang houden.
Enkele oorbeelden van H II-gebieden:
- Orionnevel (M42)
Het bekendste en dichtstbijzijnde H II-gebied (ca. 1350 lichtjaar). Met het blote oog zichtbaar als een wazig plekje in Orion’s zwaard; door een telescoop een adembenemende lichtwolk. - Lagunenevel (M8, Boogschutter)
Een grote, heldere nevel van ca. 100 lichtjaar in omvang, zichtbaar in de zomernachten. - Carinanevel (NGC 3372)
Een reusachtig stervormingsgebied in het zuidelijk halfrond, bekend door de onstabiele ster Eta Carinae. - Rosettenevel (NGC 2237, Eenhoorn)
Een prachtige, bloemvormige gaswolk, met in het centrum een jonge sterrenhoop die het gas ioniseert. - Tarantulanevel (30 Doradus in de Grote Magelhaense Wolk)
Het grootste en meest actieve stervormingsgebied in onze lokale groep van sterrenstelsels.
