19 augustus 2022

Gewichtsverlies van oude ster verklaard

VLT-opname van de omgeving van VY Canis Majoris, zoals gezien met SPHERE

VLT-opname van de omgeving van VY Canis Majoris, zoals gezien met SPHERE. Credit: ESO

Een team van astronomen dat gebruik maakt van ESO’s Very Large Telescope (VLT) heeft ongekend detailrijke opnamen verkregen van de hyperreuzenster VY Canis Majoris. De waarnemingen laten zien dat de ster tijdens zijn laatste levensfase een enorme hoeveelheid massa kwijtraakt in de vorm van stofdeeltjes die onverwacht groot zijn. Dit tot nu toe onbegrepen proces vormt de opmaat tot het explosieve einde van reuzensterren als deze.

VY Canis Majoris is een stellaire kolos, een rode hyperreus die tot de grootste sterren van de Melkweg behoort. Hij heeft dertig tot veertig keer zoveel massa als onze zon en produceert 300.000 keer zoveel licht. De ster is momenteel zo sterk opgezwollen dat hij de omloopbaan van de planeet Jupiter zou omsluiten – een teken dat zijn einde nadert.

Deze kaart toont de positie van de zeer heldere rode hyperreuzenster VY Canis Majoris, een van de grootste sterren van de Melkweg die we kennen.

Deze kaart toont de positie van de zeer heldere rode hyperreuzenster VY Canis Majoris (rood omcirkeld), een van de grootste sterren van de Melkweg die we kennen. Credit: ESO, IAU and Sky & Telescope

De nieuwe waarnemingen van de ster zijn gedaan met het SPHERE-instrument van de VLT. Het adaptieve optische systeem van dit instrument corrigeert opnamen beter dan eerdere systemen. Dit maakt het mogelijk om details vast te leggen in de naaste omgeving van een heldere lichtbron [1]SPHERE/ZIMPOL maakt gebruik van extreme adaptieve optiek om buigingsbegrensde opnamen te maken. Op die manier wordt de theoretische beeldscherpte die de telescoop zou hebben als er geen atmosfeer was … Lees verder. SPHERE laat duidelijk zien hoe het heldere licht van VY Canis Majoris de omringende materiewolken doet oplichten.

Door gebruik te maken van de ZIMPOL-modus van SPHERE kon het team niet alleen dieper in het hart van deze wolk van gas en stof rond de ster kijken, maar ook meten hoe het sterlicht door het omringende materiaal wordt verstrooid en gepolariseerd. Deze metingen waren cruciaal bij de bepaling van de eigenschappen van het stof.

Een nauwgezette analyse van de polarisatieresultaten laat zien dat het stof uit relatief grote deeltjes bestaat, met afmetingen van 0,5 micrometer. Dat lijkt misschien klein, maar daarmee zijn de deeltjes ongeveer vijftig keer zo groot als het stof dat we doorgaans in de interstellaire ruimte aantreffen.

Tijdens het opzwellen stoten zware sterren enorme hoeveelheden materie uit – per jaar blaast VY Canis Majoris dertig aardmassa’s aan stof en gas de ruimte in. Deze wolk van materie wordt afgestoten voordat de uiteindelijke ontploffing van de ster een deel van het stof vernietigt en het restant de interstellaire ruimte in verdwijnt. Dat materiaal wordt, samen met de zwaardere elementen die tijdens de supernova-explosie worden geproduceerd, opgenomen door volgende generaties van sterren, die het materiaal kunnen gebruiken voor de vorming van planeten.

Tot nu toe was het een raadsel hoe het materiaal uit de hoge atmosferen van deze reuzensterren vóór hun uiteindelijke explosie de ruimte in wordt geblazen. De meest waarschijnlijke oorzaak werd altijd gezocht bij de stralingsdruk, de kracht die door sterlicht wordt uitgeoefend. Omdat deze druk heel zwak is, zijn voor dit proces grote stofdeeltjes nodig: alleen die hebben zo’n groot oppervlak dat ze de lichtdruk meegevoerd kunnen worden [2]De stofdeeltjes moeten groot genoeg zijn om te garanderen dat het sterlicht ze kan wegduwen, maar niet zo groot dat ze simpelweg neerdalen. Als ze te klein zijn, gaat het sterlicht in feite dwars … Lees verder.

Het hemelgebied rond de ster VY Canis Majoris. Credit:
ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

‘Zware sterren leven maar kort,’ zegt de hoofdauteur van het onderzoeksartikel, Peter Scicluna van het Academia Sinica Institute for Astronomy and Astrophysics (Taiwan). ‘Wanneer ze hun einde naderen, verliezen ze heel veel massa. Vroeger konden we alleen maar naar de oorzaak daarvan raden. Maar nu hebben we, dankzij de nieuwe SPHERE-gegevens, grote stofdeeltjes rond deze hyperreus ontdekt. Die zijn groot genoeg om door de intense stralingsdruk van de ster weggeduwd te worden. En dat verklaart het snelle massaverlies van de ster.’

Dat zo dicht bij de ster grote stofdeeltjes zijn waargenomen, betekent dat de wolk op effectieve wijze het zichtbare licht van de ster kan verstrooien en zich laat wegduwen door de stralingsdruk van de ster. Door hun grote afmetingen zijn de stofdeeltjes ook goed bestand tegen de straling die VY Canis Majoris tijdens zijn onvermijdelijke catastrofale supernova-explosie zal produceren [3]De explosie staat naar astronomische maatstaven al voor de deur, maar er is geen reden voor ongerustheid: de catastrofale gebeurtenis zal waarschijnlijk nog honderdduizenden jaren op zich laten … Lees verder. Dit stof kan zich vervolgens met het omringende interstellaire medium vermengen en toekomstige generaties van sterren de kans geven om planeten te vormen. Bron: ESO.

References

References
1 SPHERE/ZIMPOL maakt gebruik van extreme adaptieve optiek om buigingsbegrensde opnamen te maken. Op die manier wordt de theoretische beeldscherpte die de telescoop zou hebben als er geen atmosfeer was veel dichter benaderd. Met behulp van extreme adaptieve optiek kunnen in de naaste omgeving van een heldere ster ook veel zwakkere objecten zichtbaar worden gemaakt. De opnamen die bij dit nieuwe onderzoek zijn verkregen, zijn bovendien gemaakt in zichtbaar licht, dat kortere golflengten heeft dan het nabij-infrarood waar de meeste eerdere adaptieve optische systemen gebruik van maakten. Deze twee factoren resulteren in opnamen die veel scherper zijn dan eerdere VLT-opnamen. Een nog groter oplossend vermogen kan worden bereikt met de VLTI, maar deze interferometer levert geen kant-en-klare beelden af.
2 De stofdeeltjes moeten groot genoeg zijn om te garanderen dat het sterlicht ze kan wegduwen, maar niet zo groot dat ze simpelweg neerdalen. Als ze te klein zijn, gaat het sterlicht in feite dwars door het stof heen; als ze te groot zijn, laten ze zich niet wegduwen. Het stof dat het team rond VY Canis Majoris heeft waargenomen, heeft precies de juiste grootte om zich op effectieve wijze door het sterlicht te laten verdrijven.
3 De explosie staat naar astronomische maatstaven al voor de deur, maar er is geen reden voor ongerustheid: de catastrofale gebeurtenis zal waarschijnlijk nog honderdduizenden jaren op zich laten wachten. Vanaf de aarde gezien zal het een spectaculair schouwspel zijn – misschien wel zo helder als de maan. Maar het vormt geen bedreiging voor het leven op onze planeet.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: