23 juli 2024

Supernova kan elk meervoudig stersysteem terugbrengen tot dubbelster

Impressie van de pulsar J1903+0327 en z’n begeleider, een gewone ster. Credit: JVL/ASTRON

De zwaarste sterren ontploffen in een supernova-explosie aan het einde van hun leven. Een dergelijke ontploffing kan enorme gevolgen hebben voor een nabijgelegen ster. Het was echter nooit uitgerekend welk effect een supernova heeft op de stabiliteit van de banen van meervoudige stersystemen. Onder leiding van prof. dr. Simon Portegies Zwart van de Leidse Sterrewacht hebben master’s studente Tjibaria Pijloo en promovendus Daniel Caputo deze berekeningen nu voor het eerst uitgevoerd. Het resultaat is geaccepteerd voor publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Dat sterren graag van elkaars gezelschap genieten is al lang bekend: een derde van de sterren in de Melkweg komt voor in groepjes van twee (dubbelstersystemen), drie (drievoudige stersystemen) of meer. Sommige meervoudige stersystemen zijn niet stabiel en zullen na enkele (tientallen) omwentelingen uit elkaar gaan. Andere zijn hiërarchisch opgebouwd, wat wil zeggen dat, gezien vanuit de centrale ster, de volgende ster steeds verder weg staat. Daardoor zijn ze stabiel en zullen ze niet zo gauw ontbinden, althans, zolang een supernova geen roet in het eten gooit. Als een van deze sterren een massa heeft die groter is dan ongeveer tien zonsmassa’s, zal er uiteindelijk een supernova-explosie plaatsvinden, waardoor de banen waarin de sterren om elkaar heen draaien, zullen wijzigen.

De supernova zal de baanparameters zodanig veranderen dat het systeem (deels) ontbindt, dan wel gebonden blijft, maar met andere parameters. Zo kan een drievoudig stersysteem volledig ontbinden, uiteenvallen in een dubbelstersysteem en een enkele ster, of geheel gebonden blijven, maar in een nieuwe configuratie. Om te bepalen welk lot zo’n systeem treft, kan het effect van een supernova worden opgedeeld in twee afzonderlijke effecten: 1): het (symmetrische) massaverlies van de ster die de supernova ondergaat; en 2): de snelheid die deze ster ontvangt ten gevolge van de explosie. Dit laatste effect is de zogeheten ‘supernova kick’, die maakt dat de supernova asymmetrisch is. Dit model is gebruikt voor dubbelstersystemen en resulteerde in een set vergelijkingen waarmee de baanparameters na de supernova konden worden berekend. Pijloo, Caputo en Portegies Zwart concluderen op basis van simulaties dat elk hiërarchisch meervoudig stersysteem kan worden teruggebracht tot een effectief dubbelstersysteem.

“Zo bestaat een hiërarchische triple uit een dubbelster met daaromheen draaiend een derde ster op relatief grote afstand. Die derde ster staat onder de zwaartekrachtsinvloed van de binnenste dubbelster alsof het één (effectieve) ster in het massamiddelpunt van de binnenste dubbelster betreft. Dit hebben we doorgetrokken naar hiërarchische systemen met een willekeurig aantal sterren”, licht Pijloo toe. Pijloo’s onderzoek lijkt te bevestigen dat het bizarre object J1903+0327, bestaande uit een milliseconde pulsar en een hoofdreeksster, uit een drievoudig stersysteem is ontstaan, een scenario dat eerder werd aangedragen door Portegies Zwart et al. In dit ’triple’-scenario dienden de drie sterren eerst een supernova te overleven, voordat ze na een grove miljard jaar de lichtste ster eruit gooiden, waarna de waargenomen J1903+0327 ontstond. “Met onze analytisch afgeleide methode laten we zien dat een drievoudig stersysteem wel degelijk een supernova kan overleven en we berekenen wat de meest waarschijnlijke begincondities van deze triple in zo’n geval geweest moeten zijn”, aldus Pijloo. Pijloo studeert in augustus af in Leiden en is per 1 juli aangesteld als AIO door Portegies Zwart (Leiden), Paul Groot en Soeren Larsen (Nijmegen). Bron: Nova.

 

Share

Speak Your Mind

*