4 juni 2020

Binaire helium-kern witte dwergsysteem ontdekt, bron van zwaartekrachtgolven

Impressie van twee witte dwergen met een uit helium bestaande kern, die in korte tijd om elkaar heen draaien. Credit: M. Weiss

Sterrenkundigen zijn er voor het eerst in geslaagd om een zogeheten ‘Double Helium-Core White Dwarf‘ te ontdekken, twee witte dwergen met een uit helium bestaande kern, die in korte tijd om elkaar heen draaien en die een bron zijn van zwaartekrachtgolven. Het binaire systeem heet J2322+0509 en de twee witte dwergen draaien in slechts 1201 seconden om een gemeenschappelijk zwaartepunt, iets meer dan 20 minuten. Van J2322+0509 zijn nog geen zwaartekrachtgolven gedetecteerd, die zijn nu nog te zwak om door LIGO en Virgo te meten. Maar met de Europese LISA (Laser Interferometer Space Antenna) satellieten, die in 2034 zullen worden gelanceerd (als ‘t goed gaat tenminste) moeten die zwaartekrachtgolven wel te meten zijn. Dát J2322+0509 zwaartekrachtgolven uitzendt is indirect wel bewezen en wel door het meten van het baanverval, gedaan met een batterij telecopen, de MMT telescoop van het Fred Lawrence Whipple Observatorium in Amado, Arizona, de Magellan Baade telescoop van het Las Campanas Observatorium in Chili en de Gemini-North telescoop op Mauna Kea, Hawaï.

Door hun onderlinge zwaartekrachtinvloed komen de twee witte dwergen steeds dichter bij elkaar en daarbij verliezen ze energie in de vorm van zwaartekrachtgolven. Dat zorgt er voor dat hun omloopperiode steeds korter wordt en die verkorting is gemeten. Over zo’n zes á zeven miljoen jaar zullen de twee witte dwergen van J2322+0509 op elkaar botsen en dan één zeer zware witte dwerg opleveren. Voor LISA kan J2322+0509 goed gebruikt worden als ‘verificatie binary’, als dubbelstersysteem waarmee de instrumenten kunnen worden getest en geverifieerd. Er zijn binaire systemen van witte dwergen bekend waarbij de dwergsterren in nog minder dan twintig minuten om elkaar heendraaien, zoals ZTF J1539+5027, waar ze in nog geen zeven minuten om elkaar draaien. Maar de wijze waarop we naar de twee dwergsterren van J2322+0509 kijken is gunstig: die is van bovenaf (‘face-on’), dus niet vanaf de zijkant (‘edge-on’). Als we zo’n systeem van bovenaf zien dan zijn de zwaartekrachtgolven die de aarde bereiken ongeveer 2,5 keer zo sterk als wanneer het systeem vanaf de zijkant wordt bekeken (hetgeen bij eclipserende binaire systemen het geval is). In Astrophysical Journal Letters verschijnt binnenkort dit vakartikel over J2322+0509. Bron: CfA.

Comments

  1. Ik begrijp dat deze lichtgewichtjes vanwege hun afstand tot de aarde meer signaal opleveren dan binaire neutronensterren of magnetars, die gratis ook nog een referentie radiosignaal uitzenden t.b.v. synchronisatie en correlatie met het gravitatie signaal (een mooie sinus neem ik aan)?

  2. Olaf van Kooten zegt

    Ik vraag me dan weer het volgende af. Hoe krijg je in vredesnaam een helium-witte dwerg? Aangezien bij zonachtige sterren een koolstof-zuurstof witte dwerg het eindresultaat “hoort” te zijn, met een schil van helium en soms ook waterstof. Maar als de kern van die witte dwergen uit helium bestaan, is dat helium schijnbaar het eindproduct van hun stellaire evolutie.. Ze kunnen dus geen heliumflits gehad hebben (de explosieve fusie van helium naar C/O) en moeten dus van lage massa zijn geweest, binnen het rode dwergbereik. Maar rode dwergen hebben een volledig convectief inwendige waardoor ze enorm lang meegaan. Geen enkele rode dwerg kan al een witte dwerg zijn geworden. Dus het enige wat ik kan bedenken is dat beide heliumdwergen tijdens een relatief laat stadium van hun hoofdgroepfase een groot deel van hun massa zijn kwijtgeraakt. Maar hoe dan? Of ik moet iets over het hoofd zien (en dat is goed mogelijk) maar ik vind het concept van een helium-witte dwerg in het huidige kosmische epoch gewoon raar, laat staan een binaire variant.

    • Wybren de Jong zegt

      Olaf, dit artikel gaat over Helium-white dwars:
      https://www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090423100808.htm

      • Precies! Daarin wordt het bestaan van dergelijke witte dwergen uitgelegd: “Most stars burn their fuel leaving behind a dense ball of carbon and oxygen, but these white dwarfs are made of helium. Cool suggests that a star that goes on to become a helium-core white dwarf must have a close companion so that when the star became a red giant and expanded, its outer layers spilled onto the companion. The star never had the chance to reach maturity and burn its helium into carbon and oxygen”. Bedankt voor de link.

    • Olaf van Kooten zegt

      Bedankt voor het artikel, het is dus inderdaad massaverlies. Maar als een ster massa verliest (de donor) moet een andere ster de ontvanger zijn en dus massa verkrijgen. Dat maakt het toch lastig om zo’n binair geval te verklaren? Ach, ik zal eens gaan graven in de archieven van het internet. Er is vast een logische verklaring voor 😉

      • Robert Heijd Robert Heijd zegt

        In de drukte van open of bolvormige sterhopen zou een binair witte dwergsysteem, beiden met een helium kern wel mogelijk moeten zijn(?). Het moet toch een onwaarschijnlijke vorm van een witte dwerg zijn. Maar de ‘proof is in the pudding’, in dit geval! Ik zag in het artikel overigens geen vermelden van zo’n sterhoop. Meer raadsels dan antwoorden, zoals gewoonlijk. 🙂

  3. Hmmmmm,

    Hoezo bij edge-on minder ruimte-tijd vervorming dan bij face-on?
    Ik zou eerder andersom beredeneren om dat de twee witte dwergen juist de ruimte-tijd in de edge-on richting opstuwen en in de face-on richting juist minder.
    Mijn drie-D tekeningen geven dit antwoord en het huigens principe verklaart het ook zo.
    Als iemand een begrijpbaar tegen argument heeft zou ik dat graag ontvangen.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: