Dit zeldzame sterrenpaar heeft een ultrakorte omloopbaan

Laurien Onderwater

07-10-2022 17:00:00

cataclysmische veranderlijke sterren

Deze sterren bewegen in minder dan een uur om elkaar heen en bevestigen daarmee een decennia oude voorspelling.

De helft van de sterren in ons universum leidt een eenzaam bestaan. Maar grofweg de andere helft heeft een of meerdere compagnons, waarbij de hemellichamen om een gemeenschappelijk zwaartepunt cirkelen en elkaar van kostbare brandstof beroven. In dat geval spreken we van een dubbelstersysteem; Proxima Centauri is hier het bekendste voorbeeld van.

Astronomen hebben echter maar weinig dubbelstersystemen ontdekt met omlooptijden van minder dan een uur. Dus toen wetenschappers van het MIT twee sterren ontdekten die slechts 51 minuten nodig hebben om hun ronde te maken, wisten ze dat ze op iets bijzonders waren gestuit. Ze publiceren erover in Nature.

Lees ook:

Cataclysmisch

In de paper beschrijven de onderzoekers dubbelster ZTF J1813+4251 die zich op een afstand van 3000 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Hercules bevindt. Ze deden de ontdekking toen ze een enorme database doorspitte van de Californische sterrenwacht Zwicky Transient Facility, en daarbij focusten op sterren met een korte omlooptijd. Dergelijke hemellichamen verduisteren elkaar namelijk meerdere keren wanneer ze wentelen. Op die manier kunnen ze worden opgespoord.

Het team stuitte op het dubbelstersysteem bestaande uit een witte dwerg (het compacte object dat uiteindelijk overblijft als een ster die tot tien keer zo zwaar is als onze zon de pijp uitgaat) en een zonachtige ster die ongeveer even groot is als Jupiter. Volgens de MIT-astronomen behoren deze sterren tot een zeldzame klasse: zogeheten cataclysmische veranderlijke dubbelsterren.

Sterrendieet

Een cataclysmische veranderlijke dubbelster ontstaat als twee sterren steeds dichter om elkaar wentelen, een proces dat miljarden jaren in beslag kan nemen. Als de witte dwerg te dicht bij zijn zonachtige compagnon komt, trekt de zwaartekracht van de dwergster materie – dat voornamelijk uit waterstof bestaat – weg van de partnerster. Dit vreetfestijn gaat gepaard met felle lichtflitsen, die vanaf de aarde gezien op supernova-explosies kunnen lijken, en andere soorten straling.

“Sterrenkundigen theoretiseerden jaren geleden al dat cataclysmische veranderlijke sterren in staat zijn om zeer korte omlooptijden te bereiken”, zegt Simon Portegies Zwart van de Universiteit Leiden, niet betrokken bij het onderzoek. “Maar dan moet het nog wel aangetoond worden. Dit team is daar nu in geslaagd en daarom is dit belangrijk onderzoek.”

Trekken en duwen

Die korte omlooptijd is alleen mogelijk als het stersysteem overschakelt op een nieuw dieet: zodra de hongerige witte dwerg klaar is met het onttrekken van waterstof aan de buitenste lagen van zijn partner, begint hij helium op te slurpen uit de blootgelegde kern. Omdat helium zwaarder is dan waterstof, is de zonachtige ster massief genoeg om in een nauwe baan met zijn witte dwerggenoot te blijven.

“Het is een soort trek- en duwspel”, legt Portegies Zwart uit. “Wanneer de heliumrijke ster massa overdraagt naar de witte dwerg, kunnen er twee dingen gebeuren: de ster die massa verliest, raakt door de wet van behoud van impulsmoment steeds verder verwijderd van de witte dwerg.” De omlooptijd zou dan weer toenemen.

“Maar er is nog een tweede wet,” vervolgt de Leidse sterrenkundige, “die van Einstein. Als twee zware objecten (sterren, red.) dicht op elkaar zitten, zenden ze zwaartekrachtstraling uit. Die zorgt ervoor dat de baan juist nauwer wordt. In het geval van ZTF J1813+4251 wint de zwaartekrachtstraling het en hebben de sterren daardoor een korte omlooptijd.”

Die omloopbaan wordt alleen nog maar korter: het MIT-team berekende dat de sterren over 70 miljoen jaar nog maar 18 minuten nodig hebben om een ronde om elkaar te maken. Daarna zwellen ze op en drijven ze weer uit elkaar. Niet echt een gezonde relatie.

Bronnen: Nature, MIT News, Live Science

Beeld: M.Weiss/Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 



Podcast KIJK en luister via JUKE






Meer Nieuws