17 oktober 2019

De heliumflits is nog nooit waargenomen, maar met B-subdwergen lijkt het mogelijk

Een voorbeeld van een B-subdwerg. Credit: ESO.

De heliumflits is een bekend astronomisch verschijnsel, iets wat de zon over naar schatting 6,2 miljard jaar ook gaat meemaken – lees Olaf van Kooten z’n Evolutie van Sterren hierover. Maar bekend of niet, realiteit is wel dat men nog nooit een heliumflits heeft waargenomen. Het is dus een hypothetisch verschijnsel, maar wel eentje met een stevige theoretische basis. De zon draait op de fusie van waterstof in helium in z’n kern. Als de waterstof in de kern over vijf miljard jaar op is zal de temperatuur daar stijgen. Als de kerntemperatuur oploopt tot 200 miljoen K zal ‘ie helium  omzetten tot koolstof en zuurstof door middel van het triple-alfaproces. Bij sterren lichter dan 2,3 zonnemassa’s gaat dit heel plotseling; dit geeft de Heliumflits (Engels: Helium Core Flash) als bijproduct, waarbij er in zeer korte tijd – slechts enkele minuten – net zoveel energie vrijkomt als alle sterren in het Melkwegstelsel bij elkaar in dezelfde periode genereren. Wowie, dat laatste klinkt heftig en is ook heel heftig. Maar waarom is het dan nog nooit waargenomen, zo’n heliumflits klinkt toch supernova-achtig?

Ook sterren maken bevingen mee, die bestudeerd worden door de asteroseismologie. Credit: Earl Bellinger / ESA.

De ‘schuld’ ervan ligt bij de kern en de buitenlagen van de rode reus. De meeste energie wordt namelijk door de kern zelf geabsorbeerd, die eerst in een stadium van ‘gedegenereerde’ materie (met name electronen) verkeerde en die door de heliumflits uit die staat wordt gehaald en een thermische expansie meemaakt. Het restant van de energie dat niet geabsorbeerd wordt dat wordt gedempt door het waterstof in de buitenlagen van de rode reus. Buiten de ster is daarom niets te merken van de cataclysmische heliumflits.

Kerrnfusie in drie stadia van sterren, links de zon, midden een rode reus vóór de heliumflits, rechts erna. Credit: RicHard-59 – Own work, based on this., CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30534795

Of toch wel? Sterrenkundigen denken dat er toch iets merkbaar moet zijn, namelijk sterbevingen. Er is een tak van de sterrenkunde die dergelijke bevingen bestudeert, de asteroseismologie. Een groep Argentijnse, Amerikaanse en Deense asteroseismologen denkt nu dat ze kans maken om bij de zogeheten B-subdwergen de heliumflits waar te nemen. Eh…. B-subdwergen, we hadden het toch over rode reuzen? Ja dat klopt, maar de B-subdwergen zijn daar verwant aan. Want er zijn rode reuzen die door een vooralsnog onbekende oorzaak alle buitenlagen vol waterstof zijn kwijtgeraakt. Wat overblijft is een kern, die fusie van helium tot koolstof en helium + koolstof tot zuurstof kent, omgeven door een ‘mantel’ van helium en een dunne schil van waterstof (zie de afbeelding hieronder). En die kern is niet rood, nee hij is blauw-wit. Dat zijn de B-subdwergen.

Credit: Wikipedia.

De zon is aan de buitenkant 5700 K warm, rode reuzen zijn 3000 K warm. Die B-subdwergen zijn gloeiend heet, hun temperatuur aan de buitenkant is 20.000 tot 40.000 K. Omdat ze geen uitgebreide buitenlagen hebben van waterstof kan een eventuele heliumflits niet gedempt worden door die buitenlagen. En daarom denken Jørgen Christensen-Dalsgaard (Aarhus University) en z’n collega’s dat ze bij dit type sterren kans maken om de heliumflits waar te nemen. Die sterbevingen zouden zich moeten uiten als zeer minieme veranderingen in de lichtsterkte van de ster, in de orde van grootte van duizendsten van z’n gewone lichtsterkte.  De beste kandidaat die ze op het oog hebben in de B-subdwerg Feige 46 en met NASA’s TESS satelliet willen ze die februari 2020 uitgebreid gaan bestuderen, TESS is in staat die minieme variaties te zien. Hier het artikel dat ze erover publiceerden in Nature Astronomy Letters. Bron: Aarhus University.

Speak Your Mind

*

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