Deze ‘ondode’ sterren branden koppig door

Gieljan de Vries

2021-03-23 12:00:00

ondode sterren

Zelfs sterren hebben niet het eeuwige leven. Ze halen soms de vreemdste capriolen uit om zo lang mogelijk te blijven branden. Vier voorbeelden.

Witte dwerg, neutronenster, zwart gat – meer manieren heeft een ster niet om aan zijn eind te komen, toch? You wish. In de uithoeken van de theoretische sterrenkunde komen overleden sterren weer tot leven – als je het zo mag noemen. KIJK neemt je mee naar vier soorten sterren die na het eind van hun normale bestaan koppig doorbranden.

Lees ook:


Blufgids

Hoe komen sterren normaal gesproken aan hun einde?

  • Witte dwerg: restant van een ster die niet veel zwaarder is dan de zon. Heeft nog wel fusiebrandstof in de vorm van zware atoomkernen, maar is te koud en te klein om die op te branden. Zo zwaar als de zon, zo klein als de aarde. Wordt niet kleiner omdat de elektronen in zijn atoomkernen elkaar intens afstoten.
  • Neutronenster: een ster die aan het eind van zijn brandstof te zwaar is om als een witte dwerg te balanceren op elektronendruk, krimpt verder tot de atomen worden samengeperst tot ongeladen neutronen, die een nog grotere hekel aan elkaar hebben dan elektronen. Twintig kilometer breed, minstens anderhalf keer zo zwaar als de zon.
  • Zwart gat: all the rest. Boven iets meer dan twee zonsmassa’s houdt zelfs de neutronendruk een uitgebrande ster niet heel. De gedoemde kluit materie krimpt onherroepelijk tot een punt van oneindige dichtheid. Zie je niks van, want als de ontsnappingssnelheid aan het oppervlak eenmaal groter is dan de lichtsnelheid kan zelfs licht niet meer uit een zwart gat ontsnappen. Verkrijgbaar in varianten van een paar zonsmassa’s (zo’n zes kilometer breed) tot miljarden keer zo zwaar.

Einde college? Bij lange na niet. Theoretisch sterrenkundigen hebben bedacht hoe sommige sterren na hun overlijden weer ‘tot leven’ kunnen komen. En misschien zijn zulke ondode sterren zelfs al gespot met telescopen.

Hoe je ook begint als ster, uiteindelijk eindig je als witte dwerg, neutronenster of zwart gat. © NASA / Chandra X-ray observatory

1) Zombiester

Net als je denkt dat je van ze ‘af bent’, hebben witte dwergen nog één verrassing in petto: als hun intense zwaartekracht geleidelijk materiaal overhevelt van hun buurman in een dubbelster, veranderen ze na een heftige supernova in een neutronenster. Tenzij er na de supernova-explosie te weinig massa is om een neutronenster te vormen, want dan blijft er een dichte, hete klont over waar toch weer kernfusie in ontsteekt. Sterrenkundigen denken al drie van zulke zombiesterren gevonden te hebben.

Een witte dwerg in een dubbelster, bezig om met zijn sterkere zwaartekracht massa te roven van zijn partnerster. © NASA/CXC/M.Weiss

2) Thorne-Zytkow-object

Over vijf miljard jaar raakt de zon door zijn brandstof heen en zwelt hij op tot een rode reus. De ster wordt dan zo groot dat zijn buitenste lagen tot ver voorbij de banen van enkele planeten zullen reiken. Exit Mercurius, Venus en misschien zelfs de aarde. Heftig, maar als de rode reus in een dubbelster staat met een een neutronenster, krijg je pas echt vuurwerk. Een dodelijke laatste hap, rekenen theoretisch fysicus Kip Thorne and astrofysicus Anna Żytkow voor in 1977: de neutronenster valt als onverteerbare pit door de buitenlagen van de rode reus en komt tot rust in het hart van de reuzenster.

Met zijn oppervlaktetemperatuur van wel een miljard graden Celsius jaagt die zogeheten Thorne–Żytkow-ster (dus een rode reus met een neutronenster in zijn midden) alleen maar sneller door zijn fusiebrandstof heen. Die afterburner zou zich moeten verraden door onverwachte chemische elementen in de buitenlagen van de ster. Misschien produceert de neutronenster zelfs zwaartekrachtsgolven in de paar honderd jaar voor hij tot rust komt in zijn rode reus. Sterrenkundigen hebben acht mogelijke Thorne–Żytkow-objecten gevonden, maar hard bewijs ontbreekt nog steeds.

Een quasister vergeleken met andere reuzensterren. Rigel – dat kneusje onderin – is tachtig keer breder dan de zon. De witte balk (10 AU) is tien keer de afstand van de zon tot de aarde.

3) Quasister

De meest heftige soort ster kwam – gelukkig? – alleen in het vroege heelal voor: tegenwoordig is nergens meer genoeg zuivere waterstof op een plaats om zo’n monster te laten ontstaan. We hebben het hier niet over een ster met een lichtgebouwde witte dwerg of neutronenster van binnen. In een quasister van duizenden tot miljoenen malen zo zwaar als de zon huist een volwassen zwart gat. De hitte die vrijkomt als het zwarte gat zich door het omringende gas heen vreet, is genoeg om de quasister zo fel te laten schijnen als een klein sterrenstelsel.

Als je het idee krijgt dat dit niet bepaald een stabiele situatie is: dat klopt. Een quasister zou groter zijn dan ons complete zonnestelsel, maar al in een paar miljoen jaar (en dat is snel naar astronomische maatstaven) al zijn brandstof wegwerken. Uiteindelijk zou dan een kaal zwart gat overblijven, zeker duizend keer zwaarder dan de zon. Zou, want quasisterren zijn puur theoretisch. Dit soort mega ‘sterren’ is bedacht als een mogelijke verklaring voor hoe al vroeg na de Oerknal superzware zwarte gaten ontstaan in de kern van sterrenstelsels zoals de Melkweg. In het waarneembare heelal is nog nergens zo’n monsterster gezien.

4) Blitzar

Waar komen toch de mysterieuze snelle radioflitsen uit het heelal vandaan? (Nee, ze zijn niet afkomstig van aliens.) Sterrenkundigen Heino Falcke en Luciano Rezzolla schetsten in 2013 hoe zo’n ultrakorte uitbarsting van radiostraling het laatste teken van leven kan zijn van een neutronenster die wanhopig probeert om geen zwart gat te worden.

Als een neutronenster zwaarder is dan de Tolman-Oppenheimer-Volkoff-limiet (iets meer dan twee keer het gewicht van de zon), hoort hij in te storten tot een zwart gat. Tenzij hij als een razende om zijn as tolt, denken Falcke en Rezzolla: de middelpuntvliedende kracht van zo’n Blitzar werkt de zwaartekracht genoeg tegen om de neutronenster heel te houden. Tot die onherroepelijk snelheid verliest doordat zijn rondslingerende magneetveld energie weglekt. Iets te traag, en de zwaartekracht perst de neutronenster in een flits samen tot een zwart gat. De energie van het plotseling losgesneden magneetveld komt dan vrij in een korte, heftige flits radiostraling. Einde verhaal.

Bronnen: Zombiester, Thorne-Żytkow object, Quasister, Blitzar

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

KIJK editie 11 - 2021
Nieuwste editie

Met onder andere: Worden robots ooit autonoom? - Bijdehante beestjes - Tech-toys