Credit: ESO/L. Calçada

Met behulp van ESO’s Very Large Telescope heeft een internationaal team van astronomen de heetste en zwaarste dubbelster ontdekt waarvan de componenten zo dicht bij elkaar staan dat ze elkaar raken. De twee sterren in het extreme stelsel VFTS 352 staan mogelijk een dramatisch einde te wachten, waarbij ze ofwel samensmelten tot één reusachtige ster of in een dubbel zwart gat zullen veranderen. Het dubbelstersysteem VFTS 352 staat op een afstand van ongeveer 160.000 lichtjaar in de Tarantulanevel ^[1]De aanduiding van de ster geeft aan dat hij is waargenomen in het kader van de VLT FLAMES Tarantula Survey, die gebruikmaakt van de instrumenten FLAMES en GIRAFFE van ESO’s Very Large Telescope … Continue reading. Dit opmerkelijke gebied is de meest actieve kraamkamer van nieuwe sterren in het nabije heelal, en bij nieuwe waarnemingen met ESO’s VLT ^[2]Bij dit onderzoek is ook gebruik gemaakt van helderheidsmetingen van VFTS 352 die in de loop van twaalf jaar zijn gedaan in het kader van de OGLE-survey. is ontdekt dat dit tweetal jonge sterren tot de meest extreme en vreemdste behoort die ooit zijn waargenomen.

Positie van VFTS 352 in de Grote Magelhaense Wolk. Credit:ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit

VFTS 352 bestaat uit twee zeer hete, heldere en zware sterren die in iets minder dan een dag om elkaar wentelen. De middelpunten van de sterren zijn slechts 12 miljoen kilometer van elkaar verwijderd ^[3]De twee sterren staan te boek als O-sterren. Zulke sterren hebben doorgaans 15 tot 80 keer zoveel massa als de zon en produceren tot wel een miljoen keer zoveel licht. Met een oppervlaktetemperatuur … Continue reading. Daarmee staan de twee sterren zo dicht bij elkaar dat hun oppervlakken elkaar overlappen en er een ‘brug’ tussen beide is ontstaan. VFTS 352 is niet alleen de zwaarste van deze kleine klasse van ‘symbiotische dubbelsterren’. Bij elkaar zijn de twee sterren ongeveer 57 keer zo zwaar als de zon – hij bestaat ook uit de heetste componenten, met oppervlaktetemperaturen van meer dan 40.000 graden Celsius.

Extreme sterren zoals de twee componenten van VFTS 352 spelen een sleutelrol in de evolutie van sterrenstelsels en worden gezien als de belangrijkste producenten van zware elementen zoals zuurstof. Zulke dubbelsterren worden ook in verband gebracht met het exotische gedrag van zogeheten vampiersterren – dubbelsterren waarbij een kleine ster materie van het oppervlak van een veel grotere begeleider opzuigt. In het geval van VFTS 352 zijn beide sterren echter vrijwel even groot. Hierdoor wordt er geen materie tussen beide sterren uitgewisseld. Wel delen de sterren een deel van hun materie – naar schatting ongeveer dertig procent van het totaal ^[4]Deze gebieden rond sterren staan bekend als Rochelobben. Bij een symbiotische dubbelster zoals VLTS 352 zijn de Rochelobben van beide sterren overvol..

Dubbelsterren als deze zijn heel zeldzaam, omdat deze fase in het leven van de sterren van korte duur is: ze laten zich dus niet gemakkelijk op heterdaad betrappen. Omdat de afstand tussen beide sterren zo klein is, denken astronomen dat sterke getijdenkrachten ervoor zorgen dat de materie in het inwendige van de twee sterren sterk vermengd wordt. ‘VFTS 352 is het beste geval dat tot nu toe is gevonden van een hete, zware dubbelster die deze mate van inwendige vermenging kan vertonen,’ zegt hoofdauteur Leonardo A. Almeida van de Universiteit van São Paulo, Brazilië. ‘In dat opzicht is het een fascinerende en belangrijke ontdekking.’ Astronomen voorspellen dat VFTS 352 een catastrofaal einde te wachten staat. Daarbij zijn twee scenario’s mogelijk. De ene mogelijkheid is dat de twee sterren samensmelten tot een snel roterende, en mogelijk magnetische, reuzenster. ‘Als deze snelle draaiing aanhoudt, zou de ster zijn leven kunnen eindigen met een van de meest energierijke explosies in het heelal: een zogeheten lange gammaflits,’ aldus Hugues Sana van de Universiteit van Leuven, een van de hoofdwetenschappers van het project ^[5]Gammaflitsen zijn uitbarstingen van zeer energierijke gammastraling die door om de aarde cirkelende satellieten worden gedetecteerd. Ze komen in twee soorten: korte (korter dan een paar seconden) en … Continue reading. De tweede mogelijkheid wordt uitgelegd door theoretisch astrofysicus Selma de Mink van de Universiteit van Amsterdam: ‘Als de sterren goed genoeg vermengd zijn, blijven ze allebei compact en komt het wellicht niet tot een samensmelting van VFTS 352. Dit zou ertoe leiden dat de evolutie van de twee objecten een wending neemt die compleet verschilt van de klassieke voorspellingen voor de evolutie van sterren. In het geval van VFTS 352 zouden de componenten hun leven waarschijnlijk afsluiten met een supernova-explosie, en veranderen in een tweetal zwarte gaten die op geringe afstand om elkaar draaien. Zo’n bijzonder object zou een sterke bron van zwaartekrachtsgolven zijn.’ ^[6]Zwaartekrachtsgolven zijn een voorspelling van Einsteins algemene relativiteitstheorie. Het zijn rimpelingen in het weefsel van ruimte en tijd die zouden ontstaan wanneer een sterk zwaartekrachtsveld … Continue reading Als dit tweede scenario kan worden aangetoond, zou dat een observationele doorbraak zijn op het gebied van de stellaire astrofysica. Maar ongeacht hoe VFTS 352 aan zijn einde komt, het stelsel heeft nu al waardevolle nieuwe inzichten opgeleverd over het nog niet goed begrepen ontwikkelingsproces van zware symbiotische sterren. Bron: ESO.