21 augustus 2019

Wat is de koelste ster?

Spectraaltypes van sterren. Klik voor een grotere versie. Copyright: Eugene R. Zizka.

Sterren worden ingedeeld op temperatuur. Deze temperatuur houdt uiteraard verband met de kleur van de ster. Vandaar dat het schema om sterren te classificeren bekend staat als het spectraaltype. Deze zijn (van heet naar koud) O, B, A, F, G, K, M – te onthouden met het ezelsbruggetje Oh Be A Fine Girl Kiss Me 😛 . Onze zon behoort tot het G-type, terwijl koele rode dwergen tot het M-type behoren.

Rode dwergen zijn niet alleen de koelste, maar ook de kleinste (normale) sterren, met een massa van 0,075 tot 0,5 zonnemassa’s. Beneden de 0,075 zonnemassa’s (ongeveer 78 Jupitermassa’s) heeft een ster simpelweg te weinig massa om aan waterstoffusie te doen. Ze kunnen dus niet stralen zoals echte sterren dat doen! Je zou denken dat 78 Jupitermassa’s een mooie scheidingslijn vormt tussen sterren en planeten. Helaas blijken de zaken niet zo simpel te liggen.

De wijze waarop sterren, bruine dwergen en planeten gevormd worden. Dit is een mogelijk scenario. Credit: Science Mag.

Sterren met minder dan 78 Jupitermassa’s worden bruine dwergen genoemd (da’s overigens een rare naam, want dit soort objecten hebben meestal een rode of cyaanachtige kleur). Ze worden ook wel “mislukte sterren” genoemd, maar ook dat klopt niet helemaal. Ze kunnen weliswaar geen waterstof fuseren, maar wel andere elementen! Als een bruine dwerg zwaarder is dan 65 Jupitermassa’s, dan kan deze aan lithiumfusie doen – vanaf 13 Jupitermassa’s kan een bruine dwerg ook aan deuteriumfusie doen.De zwaarste bruine dwergen hebben een oppervlaktetemperatuur van zo’n 2800 graden Kelvin. Da’s maar de helft van de temperatuur van de zon (5800 graden), maar nog altijd heet genoeg om eruit te zien als een ster! Sterker nog, hete bruine dwergen kunnen vrijwel niet te onderscheiden zijn van koele rode dwergen. Je kunt ze uit elkaar houden door te kijken naar lithium in de atmosfeer. Rode dwergen kunnen, als gevolg van hun waterstoffusie, ook heel snel aan lithiumfusie doen. Binnen een kosmische korte tijd zal het lithium geheel verdwenen zijn, een proces dat lithiumdepletie genoemd wordt. Bruine dwergen zijn daarentegen nooit actief genoeg om hun lithium helemaal te verbruiken, waardoor het nog altijd aanwezig is in hun atmosfeer.

Omdat bruine dwergen geen waterstof kunnen fuseren, zijn ze niet in staat om heet te blijven. Dat betekent dat bruine dwergen langzaam afkoelen, en dus van spectraaltype kunnen wijzigen. Zoals gezegd vallen de heetste bruine dwergen in de M-klasse, dezelfde klasse als rode dwergen, waarvan ze te onderscheiden zijn door de aanwezigheid van lithium.Zodra de temperatuur daalt tot onder de 2000 K veranderen de bruine dwergen in de L-klasse. Deze kenmerken zich door de aanwezigheid van alkalimetalen in de atmosfeer. Beneden deze klasse vinden we dan weer de T-dwergen, met een temperatuur van 700 tot 1300 K. Deze stralen vooral infrarood licht uit, en zijn koel genoeg voor de aanwezigheid van methaan en andere moleculen.Toch zijn zelfs T-dwergen niet de koelste soort sterren. Enige tijd geleden wisten astronomen met behulp van de WISE-infraroodtelescoop zes nieuwe bruine dwergen te ontdekken, die allemaal een temperatuur van minder dan 600 K bleken te hebben. Vandaar dat ze in een nieuwe spectraalklasse zijn ingedeeld: de Y-dwergen. De koelste van deze categorie heeft een oppervlaktetemperatuur van slechts 300 K – ongeveer op kamertemperatuur dus.

Je zou zeggen dat een ster met een temperatuur die mensen verdraagbaar vinden, helemaal geen ster genoemd mag worden. De meeste astronomen zullen dit beamen: Y-dwergen doen zeker veel meer denken aan Jupiter dan aan de zon (laten we de discussie op dit moment niet ingewikkelder maken door sub-bruine dwergen te introduceren 😉 ). Maar, de meeste Y-dwergen lijken boven de noodzakelijke 13 Jupitermassa’s te zitten voor deuteriumfusie. Hoewel dit deuterium al lang is uitgeput (er is veel minder deuterium, een variant van waterstof, in het heelal dan “gewone” waterstof – bruine dwergen “branden” dan ook maar voor een paar miljoen jaar, voordat ze afkoelen), hebben ze gedurende een deel van hun leven dus aan fusie gedaan. En als we “fusie” als criterium gebruiken voor een ster, dan zijn Y-dwergen dus technisch gezien sterren – de aller-allerkoelste! 😀 Bron: One Universe at a Time

Reacties

  1. Co van Driel zegt

    Het ezelsbruggetje is zelfs nog iets langer, volgens Wikipedia : W-O-B-A-F-G-K-M-R-N-S (Wow! Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me Right Now, Sweety!).

  2. Olaf van Kooten Olaf van Kooten zegt

    W, R, N en S zijn geen standaard spectraaltypen, in die zin dat ze weinig te maken hebben met temperatuur, maar puur met de aanwezigheid van bepaalde stoffen 😉

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: