17 juni 2019

Oude tweeling van de zon ontdekt

HIP 102152

Deze foto toont de solaire dubbelganger HIP 102152, een ster in het sterrenbeeld Steenbok, op 250 lichtjaar van de aarde. HIP 102152 lijkt meer op de zon dan enig andere dubbelganger, behalve dan dat hij bijna vier miljard jaar ouder is. Hij biedt ons de uitgelezen kans om te onderzoeken hoe de zon er in de toekomst uit zal zien.

Een internationaal team onder leiding van astronomen in Brazilië de Very Large Telescope gebruikt om het oudste evenbeeld van de zon te identificeren en te onderzoeken dat tot nu toe is gevonden. De 250 lichtjaar verre ster HIP 102152 lijkt meer op de zon dan andere dubbelgangers, behalve dat hij bijna vier miljard jaar ouder is.Deze oude ‘lookalike’ biedt ons de uitgelezen kans om te onderzoeken hoe de zon er in de toekomst uit zal zien. Uit de nieuwe waarnemingen volgt voor het eerst ook een duidelijk verband tussen de leeftijd en het lithiumgehalte van een ster. Bovendien zijn er aanwijzingen dat HIP 102152 in gezelschap is van rotsachtige, aardse planeten.Astronomen nemen de zon pas vierhonderd jaar met telescopen waar – slechts een oogwenk in de ongeveer 4,6 miljard jaar dat de zon bestaat. Het is heel moeilijk om de geschiedenis en de toekomstige evolutie van onze ster te onderzoeken, maar we kunnen dat doen door naar de schaarse sterren te zoeken die bijna identiek zijn aan de onze, maar zich in een ander ontwikkelingsstadium bevinden. Die zoektocht heeft nu een ster opgeleverd die vrijwel het exacte evenbeeld is van onze zon, maar dan 4 miljard jaar ouder – bijna een tastbare versie van de tweelingparadox1.Het onderzoeksteam heeft twee dubbelgangers van de zon onderzocht2: een die jonger leek dan de zon (18 Scorpii) en een die ouder zou moeten zijn (HIP 102152). De astronomen hebben de UVES-spectrograaf van de VLT op Paranal gebruikt om het licht van deze sterren in zijn afzonderlijke kleuren te ontleden, zodat de chemische samenstelling en andere eigenschappen van het tweetal nauwkeurig onderzocht konden worden.Daarbij is ontdekt dat HIP 102152 in het sterrenbeeld Steenbok de oudste solaire dubbelganger is die tot nu toe is opgespoord. Hij is naar schatting 8,2 miljard jaar oud – 3,6 miljard jaar ouder dan de zon. Met een leeftijd van ongeveer 2,9 miljard jaar blijkt 18 Scorpii inderdaad jonger te zijn dan de zon.

levensloop zonachtige sterren

Deze afbeelding volgt het leven van een zonachtige ster, van zijn geboorte (links) tot aan zijn evolutie tot een rode reuzenster (rechts). Links is de ster tijdens zijn vormingsproces te zien: een protoster, gehuld in een stofrijke materieschijf. Later evolueert hij tot een ster als onze zon. Na het grootste deel van zijn leven in dit stadium te hebben verkeerd, wordt de kern van de ster geleidelijk heter, waardoor de ster opzwelt en roder wordt, totdat hij in een rode reus verandert. In het volgende stadium zal de ster zijn buitenste lagen afstoten, waardoor een zogeheten planetaire nevel ontstaat. Daarbij blijft de kern van de ster achter als een klein, compact overblijfsel dat een witte dwergster wordt genoemd.
Op de tijdlijn is aangegeven in welke levensfase onze zon en zijn beide dubbelgangers 18 Sco en HIP 102152 zich op dit moment bevinden.

Het onderzoek van de oude dubbelganger HIP 102152 stelt wetenschappers in staat om te voorspellen wat er op die leeftijd met onze zon gaat gebeuren. Daarbij is al een belangrijke ontdekking gedaan: ‘Een van de vragen die we wilden beantwoorden is of de samenstelling van onze zon normaal is,’ zegt het hoofd van het wetenschapsteam. ‘En vooral, waarom hij zo’n vreemd laag lithiumgehalte heeft.’Lithium, het derde element in het periodiek systeem, is samen met waterstof en helium bij de oerknal gevormd. Astronomen vragen zich al jaren af waarom de ene ster minder lithium bevat dan de andere. Met de nieuwe waarnemingen van HIP 102152 hebben astronomen flinke vooruitgang geboekt bij het oplossen van dit raadsel door een duidelijk verband te ontdekken tussen de leeftijd van een zonachtige ster en zijn lithiumgehalte.Onze eigen zon heeft nu slechts één procent van de hoeveelheid lithium die aanwezig was in het materiaal waaruit hij is gevormd. Onderzoek van jongere dubbelgangers van de zon heeft aanwijzingen opgeleverd dat deze aanzienlijk grotere hoeveelheden lithium bevatten. Maar tot nu toe konden wetenschappers geen duidelijk verband ontdekken tussen leeftijd en lithiumgehalte3.De wetenschappers hebben geconstateerd dat HIP 102152 een heel laag lithiumgehalte heeft. Daarmee is voor het eerst duidelijk aangetoond dat oudere dubbelgangers van de zon inderdaad minder lithium bevatten dan onze eigen zon en zijn jongere dubbelgangers. We kunnen er nu zeker van zijn dat sterren in de loop van hun bestaan op de een of andere manier lithium afbreken, en dat het lithiumgehalte van de zon normaal is voor zijn leeftijd4.Een bijzondere ontdekking is ook dat HIP 102152 een ongebruikelijk chemisch patroon vertoont dat subtiel verschilt van dat van de meeste andere dubbelgangers van de zon, maar vergelijkbaar is met dat van de zon zelf. Beide vertonen een tekort aan elementen die veel voorkomen in meteorieten en op aarde. Dat vormt een sterke aanwijzing dat HIP 102152 wellicht in gezelschap is van rotsachtige, aardse planeten5.

Bron: European Southern Observatory

  1. Veel mensen hebben wel eens gehoord van de tweelingparadox: een astronaut die met zeer hoge snelheid een ruimtereis maakt, blijkt bij terugkeer op aarde opeens jonger te zijn dan zijn thuisgebleven tweelingbroer. Hoewel het niet gaat om een reis in de tijd, hebben we hier te maken met twee zeer vergelijkbare sterren met duidelijk verschillende leeftijden – snapshots van het leven van de zon in verschillende stadia. []
  2. Veel sterren vertonen op het eerste gezicht sterke overeenkomsten met onze zon. Maar slechts enkele van deze zonachtige sterren zijn echte dubbelgangers, met vergelijkbare massa, temperatuur en chemische samenstelling. []
  3. Eerdere onderzoeken hebben uitgewezen dat het lithiumgehalte van een ster ook kan worden beïnvloed als er reuzenplaneten in het spel zijn, al staan deze resultaten ter discussie []
  4. Het is nog onduidelijk hoe de sterren lithium afbreken. Wel zijn verscheidene processen voorgesteld die lithium van het oppervlak van de ster naar diepere lagen kunnen transporteren, waar het vervolgens wordt vernietigd []
  5. Als een ster minder van de elementen bevat die doorgaans in rotsachtige hemellichamen worden aangetroffen, geeft dat aan dat er waarschijnlijk aardse planeten om de ster cirkelen, omdat dergelijke planeten deze elementen tijdens hun ontstaansproces aan zich binden. De indruk dat HP 102152 zulke planeten in zijn gevolg heeft wordt nog versterkt door onderzoek met de HARPS-spectrograaf van ESO, dat erop wijst dat zich in de leefbare zone rond de ster geen reuzenplaneten bevinden. Dat vergroot de kans op de aanwezigheid van aarde-achtige planeten: in stelsels met reuzenplaneten in de naaste omgeving van de ster raken de baanbewegingen van deze kleine, rotsachtige werelden gemakkelijk verstoord. []

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.