Artistieke impressie van ZTF J0440+2325, een bruine dwerg (rechts) en een rode dwerg (links) die elke 86,65 minuten om elkaar heen draaien. Materiaal van de bruine dwerg stroomt over naar zijn begeleider; de materiaalstroom raakt het oppervlak van de rode dwerg en creëert een grote, hete plek op de plaats van de inslag. Credits: Aaron Householder (MIT).
Net als de aarde draaien de meeste planeten in stabiele, afzonderlijke banen rond hun ster. Deze evenwichtige systemen kunnen plotseling veranderen wanneer een planeet te dicht bij zijn ster komt. Bij zo’n nauwe ontmoeting kan de ster de planeet naar zich toe trekken en volledig opslokken. Sterrenkundigen hebben in het hele sterrenstelsel talloze stabiele, afzonderlijke planetenstelsels waargenomen. Ook hebben ze gezien hoe enkele sterren hun planeet snel opslokten. Nu hebben wetenschappers voor het eerst een systeem ontdekt dat een opmerkelijk evenwicht vindt tussen deze twee uitersten. Het onthult bovendien een nieuwe manier waarop sterren een wisselwerking kunnen aangaan met hun planetaire metgezellen.
In een artikel dat in Nature Astronomy verschenen is, beschrijven wetenschappers van onder meer het MIT de ontdekking van een ster die zich op zijn gemak tegoed doet aan een bruine dwerg in een krappe baan – een planeetachtig object dat zwaarder is dan een planeet, maar niet groot genoeg om als ster te gelden. Dit nieuwe systeem, genaamd ZTF J0440+2325, bevindt zich in de Melkweg op ongeveer 300 lichtjaar van de aarde. Het is de eerste waarneming van een object met een lage massa dat langzaam en gestaag materie opslokt van een ander object met een lage massa.
De snelheid waarmee de ster zich voedt met de bruine dwerg suggereert dat dit trage stellaire kannibalisme honderdduizenden of zelfs miljarden jaren kan voortduren. “Wanneer we denken aan de interactie tussen sterren en planeten of bruine dwergen, is het beeld altijd dat de ster het andere object uiteindelijk opslokt,” zegt Kevin Burdge, universitair docent natuurkunde aan MIT. “Dat is wat er met de aarde zal gebeuren wanneer de zon een rode reus wordt. Maar hier hebben we een alternatief gevonden: in plaats van het object in zijn geheel op te slokken, kan de ster het geleidelijk opeten, gedurende miljarden jaren.”
Tot de co-auteurs van de studie van MIT behoren Aaron Householder, Kaitlyn Shin, Saul Rappaport, Joheen Chakraborty en Emma Chickles, samen met medewerkers van Caltech, de Universiteit van Hawaï, het Instituto de Astrofísica de Canarias en de Universidad de La Laguna in Spanje, en het Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.
Een “vreemde driehoek”
Het nieuwe systeem werd voor het eerst opgemerkt door de Zwicky Transient Facility (ZTF). De ZTF gebruikt een camera – onderdeel van een telescoop in het Palomar-observatorium in Californië – om de hemel af te speuren naar snelle veranderingen in helderheid. Dergelijke veranderingen kunnen wijzen op een supernova, een gammaflits of botsende neutronensterren.
Enkele jaren geleden bestudeerde Burdge gegevens van de ZTF toen hem een vreemde lichtcurve opviel: een specifiek patroon in de helderheid. De lichtcurves van supernova’s lijken op een klokvormige curve; ze weerspiegelen hoe een ster geleidelijk helderder wordt en vervolgens weer vervaagt tijdens de explosie. Het signaal dat Burdge ontdekte, had echter meer weg van een driehoek – een vorm die niet slechts één keer, maar keer op keer verscheen.
“Ik herinner me dat ik er voor het eerst naar keek en dacht: sterren produceren geen driehoekige golfvormen zoals deze,” blikt hij terug. Destijds richtten hij en zijn collega’s zich op een ander signaal, dat ze identificeerden als een ‘black widow-dubbelstersysteem’. In zo’n systeem ‘eet’ een extreem compacte, snel draaiende neutronenster langzaam een veel kleinere begeleidende ster op – vergelijkbaar met hoe de spin waaraan het systeem zijn naam dankt, met zijn prooi speelt.
Burdge vroeg zich af of het driehoekige signaal wellicht ook afkomstig was van een ‘black widow’-systeem. Het licht van het signaal was echter raadselachtig. Bij ‘black widow’-dubbelstersystemen lijkt het licht te schommelen doordat een zeer licht object (zoals een kleine begeleidende ster) razendsnel rond een veel zwaarder object (zoals een neutronenster) draait.
“We zagen hier geen sprake van dat snelle heen-en-weer bewegen,” zegt Burdge. “Het klopte niet. We konden niet verklaren wat dit was.” Toch hadden ze een vermoeden: zou het signaal niet afkomstig kunnen zijn van een onevenwichtig ‘David-en-Goliath’-systeem, maar van twee objecten die meer in evenwicht waren en elk een vergelijkbaar lage massa hadden? “Als de totale massa van het systeem lager is, kunnen de objecten rustig om elkaar heen draaien zonder dat ze wild heen en weer schieten,” legt Burdge uit. “Dat was het idee. Maar we hadden er nooit bewijs voor. En die vreemde driehoek bleef jarenlang liggen zonder dat we er raad mee wisten.”
Ballistische stroomtrajecten van testdeeltjes in het meedraaiende referentiekader van ZTF J0440+2325. Credits: Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02992-6
Een trage, gestage vuurbal
Onlangs besloten Burdge en Householder – een promovendus aan het MIT-departement voor Aard-, Atmosfeer- en Planetaire Wetenschappen – het mysterie van het ‘driehoekssignaal’ opnieuw te onderzoeken. Op basis van het oorspronkelijke ZTF-signaal bepaalden ze dat de bron zich in de Melkweg bevond, op ongeveer 300 lichtjaar van de aarde. Ze richtten meerdere telescopen op de bron, die de naam ZTF J0440+2325 kreeg. Aan de hand van deze waarnemingen maten ze diverse eigenschappen van de bron, waaronder de schommeling (of ‘wobble’). Vergeleken met ‘black widows’ en andere soortgelijke dubbelstersystemen was de schommeling van ZTF J0440+2325 veel kleiner – maar zeker niet verwaarloosbaar.
“Dat was de doorslaggevende factor voor dit systeem,” zegt Householder. “Toen we die schommeling maten, bleek dat we niet naar een ‘black widow’ keken. Het ging om een ster met een lage massa waar een bruine dwerg omheen draaide. De amplitude van de schommeling was te klein om op iets anders te kunnen duiden.” Ze stelden vast dat de ster en de bruine dwerg zich extreem dicht bij elkaar bevinden; de bruine dwerg draait elke 87 minuten om de ster heen, in een baan die binnen de diameter van de zon zou passen. Beide objecten zijn klein naar stellaire maatstaven. De ster heeft een massa van ongeveer 85 keer die van Jupiter, terwijl de bruine dwerg ongeveer 25 keer zo zwaar is.
Nu twee objecten met een lage massa op zo’n korte afstand om elkaar heen draaien, vroegen de wetenschappers zich af of het ene object materiaal van het andere zou kunnen aantrekken. Een dergelijk proces, bekend als accretie, wordt meestal waargenomen bij objecten die een enorme massa hebben maar fysiek klein zijn, zoals zwarte gaten en neutronensterren. Wanneer een zwart gat aan accretie doet – oftewel materiaal wegtrekt bij een veel kleiner nabijgelegen object – trekt het de materie in een schijf om zich heen.
“Het verschil is hier: het object dat materie opneemt, is geen piepklein zwart gat maar een ster, die fysiek gezien relatief groot is,” legt Burdge uit. “De materie slaat dus rechtstreeks op het oppervlak in, met zeer hoge snelheden, vergelijkbaar met een asteroïde die op de maan inslaat.” Het team voerde simulaties uit van mogelijke accretie in ZTF J0440+2325. Rekening houdend met de eigenschappen van de ster en de bruine dwerg, simuleerden ze deeltjes materie op de bruine dwerg en hun gedrag binnen het systeem in de loop van de tijd, op basis van natuurkundige wetten en bewegingsvergelijkingen.
“Wanneer we die testdeeltjes volgen, zien we dat ze inderdaad rechtstreeks op het oppervlak van de ster vallen,” zegt Householder. “Dit is de eerste keer dat we hebben waargenomen hoe een ster met lage massa actief materie opneemt van een ander object met lage massa.”
Bovendien berekende het team dat de bruine dwerg materie aan de ster levert in een tempo van ongeveer een honderdduizendste van de massa van de aarde per jaar. Dat komt overeen met de lading van zo’n 40 miljoen kiepauto’s, of ruwweg 1,3 biljoen burrito’s van een pond per seconde. 
Hoewel dit misschien veel materie lijkt om te verliezen, vormt het in werkelijkheid slechts een fractie van de totale massa van de bruine dwerg. De onderzoekers schatten dat dit proces vrij traag en gelijkmatig verloopt. Gezien de omvang van het systeem zou de ster nog miljarden jaren lang rustig kunnen blijven ‘snacken’ van de bruine dwerg.
Stable mass transfer from a substellar object onto an M dwarf ☄️
— Nature Astronomy (@natastron.nature.com) 6 oktober 2026 om 00:14
Deze trage accretie zou volgens hen lijken op een gestage stroom van materie die van de bruine dwerg naar de ster vloeit. De onderzoekers realiseerden zich dat, als ze het systeem van een afstand zouden bekijken, de helderheid ervan een driehoekig patroon zou vertonen terwijl de bruine dwerg en zijn materiestroom rond de ster draaien.
“Het is alsof er een constante vuurbal op een van de objecten brandt; doordat het ene object om het andere draait, komt die ‘hotspot’ afwisselend wel en niet in beeld. De piek van het driehoekige signaal treedt op wanneer je rechtstreeks tegen de vuurbal aankijkt,” legt Burdge uit. Nu het mysterie van de driehoekige lichtcurve is opgelost, hoopt het team soortgelijke systemen met trage materieoverdracht in de nabije omgeving te vinden. “Dit inspireert ons tot veel nieuwe zoekacties,” zegt Householder. Ik denk dat we veel zullen leren over een andere manier waarop planeten en bruine dwergen een wisselwerking aangaan met hun moedersterren.
Meer informatie over de bruine dwerg die wordt opgegeten is te vinden in het vakartikel Stable mass transfer from a substellar object onto an M dwarf, dat verschenen is in Nature Astronomy.
Bron: MIT.
Speak Your Mind