Astronomen die gebruik maken van ESO-faciliteiten en telescopen op de Canarische Eilanden hebben twee verrassend zware sterren ontdekt in het hart van de planetaire nevel Henize 2-428. De twee om elkaar draaiende sterren zullen elkaar naar verwachting steeds dichter naderen. En wanneer ze over ongeveer 700 miljoen jaar met elkaar samensmelten, bevatten ze genoeg materie om een enorme supernova-explosie te veroorzaken. Deze resultaten verschijnen op 9 februari 2015 online in het tijdschrift Nature.
Het team astronomen, onder leiding van Miguel Santander-García (Observatorio Astronómico Nacional, Alcalá de Henares, Spanje; Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), Madrid, Spanje), heeft een hecht tweetal witte dwergsterren ontdekt – kleine, extreem compacte stellaire overblijfselen – die samen ongeveer 1,8 keer zoveel massa hebben als de zon. Het is de zwaarste dubbelster van dit type die tot nu toe is ontdekt [1] en wanneer deze twee sterren in de toekomst met elkaar samensmelten, zal dat een thermonucleaire explosie veroorzaken die zal uitmonden in een supernova van type Ia [2]. Het team dat dit zware duo heeft opgespoord, zocht eigenlijk naar de oplossing van een ander probleem. De astronomen wilden weten waarom sommige sterren aan het eind van hun leven zo’n vreemd gevormde, asymmetrische nevel produceren. Een van de objecten die ze onderzochten was de ongewone planetaire nevel Henize 2-428.
‘Toen we de centrale ster van dit object met ESO’s Very Large Telescope bekeken, ontdekten we niet één, maar twee sterren in het hart van deze merkwaardig scheve gloeiende wolk,’ zegt mede-auteur Henri Boffin van ESO. Dit bevestigt de theorie dat een centrale dubbelster de vreemde vorm van sommige planetaire nevels kan verklaren. Maar er werd nog een andere interessante ontdekking gedaan. ‘Vervolgwaarnemingen met telescopen op de Canarische Eilanden stelden ons in staat om de omloopbanen van de twee sterren te bepalen, en daaruit zowel de massa’s van de twee sterren als hun onderlinge afstand af te leiden. Toen kwam de grootste verrassing,’ vertelt teamlid en mede-auteur Romano Corradi van het Instituto de Astrofísica de Canarias (Tenerife, IAC).
Ze ontdekten dat beide sterren iets minder massa hebben dan onze zon, en dat zij in vier uur om elkaar wentelen. Dat betekent dat hun onderlinge afstand zo klein is dat ze, volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie, gravitatiegolven uitzenden. Hierdoor spiralen ze geleidelijk naar elkaar toe en zullen ze over uiterlijk 700 miljoen jaar samensmelten tot één ster. De resulterende ster zal zoveel massa hebben, dat niets hem ervan kan weerhouden om ineen te storten en vervolgens als supernova te exploderen. ‘Tot nu toe was het ontstaan van supernova’s van type Ia door de samensmelting van twee witte dwergen niet meer dan een theorie,’ aldus mede-auteur David Jones, die ten tijde van de waarnemingen ESO Fellow was. ‘De twee sterren in Henize 2-428 zijn het echte werk!’
‘Het is een uiterst raadselachtig stelsel,’ concludeert Santander. ‘Het zal grote gevolgen hebben voor het onderzoek van supernova’s van type Ia, die veel worden gebruikt om astronomische afstanden te meten, en een cruciale rol hebben gespeeld bij de ontdekking dat de uitdijing van het heelal aan het versnellen is ten gevolge van de donkere energie.’
Noten
[1] De Chandrasekhar-limiet schrijft voor dat een witte dwergster niet zwaarder kan zijn dan 1,4 zonsmassa. Als die massa wordt overschreden, stort de ster onder invloed van zijn eigen zwaartekracht ineen.
[2] Supernova’s van type Ia ontstaan wanneer een witte dwergster extra massa vergaart – ofwel door materie van een stellaire begeleider aan te trekken ofwel door met een andere witte dwerg samen te smelten. Zodra de Chandrasekhar-limiet wordt overschreden, kan de ster zichzelf niet langer in stand houden en begint hij samen te trekken. Hierdoor stijgt de temperatuur en komt een thermonucleaire reactie op gang die de ster aan flarden blaast.
[3] Planetaire nevels hebben niets met planeten te maken. De naam is ontstaan in de achttiende eeuw, toen uit waarnemingen met kleine telescopen bleek dat sommige van deze objecten op de schijfjes van de verre planeten van ons zonnestelsel leken.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘The double-degenerate, super-Chandrasekhar nucleus of the planetary nebula Henize 2-428” van M. Santander-García et al., dat op 9 februari 2015 online verschijnt in het tijdschrift Nature.
Het onderzoeksteam bestaat uit M. Santander-García (Observatorio Astronómico Nacional, Alcalá de Henares, Spanje; Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), Madrid, Spanje), P. Rodríguez-Gil (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spanje [IAC]; Universidad de La Laguna, Tenerife, Spanje), R.L.M. Corradi (IAC; Universidad de La Laguna), D. Jones (IAC; Universidad de La Laguna), B. Miszalski (South African Astronomical Observatory, Observatory, Zuid-Afrika [SAAO]), H.M.J. Boffin (ESO, Santiago, Chili), M M. Rubio-Díez (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Torrejón de Ardoz, Spanje) en M.M. Kotze (SAAO).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die specifiek is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
