13 december 2017

Getijdenkrachten kunnen sterexplosie veroorzaken

Als twee witte dwergen een dubbelsysteem vormen, gaan ze zwaartekrachtgolven uitzenden. Als gevolg hiervan spiraliseren ze steeds meer naar elkaar toe, waarbij ze gigantische getijdenkrachten op elkaar uitoefenen (niet zichtbaar op dit plaatje)

Astrofysici hebben een nieuwe manier gevonden om het ontstaan van nova’s te verklaren. Een nova is een ster die tijdelijk zeer helder wordt en daarna weer vervaagd. Het gaat in alle gevallen om een witte dwergster die deel uitmaakt van een nauwe dubbelster. Volgens de gebruikelijke manier trekt een witte dwergster materiaal aan van de (meestal veel grotere) begeleider. Op deze manier ontstaat een envelop van waterstof rondom de witte dwerg. Na verloop van tijd bereikt deze een kritische massa, waarbij al het waterstof “ontbrandt” in een thermonucleaire explosie. Nu blijkt dat bij een nauwe dubbelster, waarbij beide componenten een witte dwerg zijn, een ander soort nova kan optreden: een getijdennova.

Witte dwergen zijn de restanten van zonachtige sterren. Dit soort sterren fuseren een groot deel van hun leven waterstof tot helium. Als gevolg hiervan ontstaat langzaam een kern van inerte (niet-fuserende) helium-as, die langzaam wordt samengedrukt door het gewicht van de ster. Rondom deze kern ontstaat dan een schil van fuserende waterstof. Na verloop van tijd bereikt de heliumkern de benodigde druk en temperatuur voor een nieuw soort fusiereactie, namelijk die van helium tot koolstof. Op die manier ontstaan wederom een inerte kern, dit keer van koolstof. Hier omheen bevindt zich dan een schil van fuserende helium, met daar omheen weer een schil van fuserende waterstof.

Als gevolg van al deze fusiereacties wordt de ster opgeblazen als een ballon: de zonachtige ster wordt dan een rode reus. Helaas hebben zonachtige sterren onvoldoende massa voor aanvullende fusiereacties. Als gevolg hiervan schrompelt de kern langzaam ineen tot een witte dwerg, terwijl de rest van de ster als het ware het heelal in “verdampt”, waarbij een zogenaamde planetaire nevel gevormd wordt. Dit soort nevels hebben trouwens niets met planeten te maken. Zonachtige sterren ontploffen dus nooit als supernova! Dat gebeurt met veel grotere superreuzen.

Witte dwergen zijn dus de restanten van zonachtige sterren. Ze schijnen alleen maar door restwarmte: fusiereacties vinden er niet meer plaats. Als witte dwergen deel uitmaken van een nauw dubbelsysteem, zal deze materie gaan “stelen” van zijn (meestal grotere) begeleider. Hierdoor krijgt de witte dwerg een omhulsel van waterstof. Dit klinkt misschien een beetje tegenstrijdig: zou de grotere ster geen materie moeten stelen van de witte dwerg? Het antwoord luidt: nee, en dat komt doordat een witte dwerg een gigantische dichtheid heeft. Als gevolg hiervan genereert een witte dwerg verrassend veel zwaartekracht voor zo’n klein object (een witte dwerg is vaak niet groter dan de aarde).

Hoe dan ook, zodra de massa van het waterstofomhulsel hoog genoeg is, zal deze gaan fuseren. Hierdoor zal de envelop uitdijen, waardoor de witte dwerg er tijdelijk uitziet als een”normale” ster. Als gevolg hiervan wordt een witte dwerg veel helderder. Soms lijkt het dan alsof een nieuwe ster aan de hemel is verschenen. De ster is dan nova (“nieuw”). Overigens is de gestolen hoeveelheid brandstof snel weer opgebrand, waarna de ster weer terugkeert naar zijn “ware ik”: een lichtzwakke witte dwerg.

Nou, dan komen we dan eindelijk bij de ontdekking waarover dit artikel eigenlijk gaat. Zoals gezegd bestaan witte dwergen uit de “assen” van de fusiereacties van zonachtige sterren: helium en koolstof.

Laat wat van je horen

*