Chandra en XMM-Newton zien hoe een witte dwerg zijn begeleider roostert en verscheurt

Illustratie van de witte dwerg en zijn begeleider. Credit: Illustration: NASA/CXC/M. Weiss; X-ray (Inset): NASA/CXC/ASIAA/Y. Chu. et al.NASA/CXC/M. Weiss; X-ray (Inset): NASA/CXC/ASIAA/Y.-H. Chu, et al.

Sterrenkundigen hebben met behulp van NASA’s Chandra en ESA’s XMM-Newton röntgenruimtetelescopen een witte dwerg ontdekt die bezig is om zijn begeleider – een planeet of een kleine ster – te roosteren en aan stukken te scheuren. Met die telescopen onderzochten ze de röntgenactiviteit van drie witte dwergen en eentje daarvan bleek bijzonder te zijn: KPD 0005+5106 bleek een veranderlijke lichtcurve te hebben, iedere 4,7 uur was er een afname en daarna een toename van de röntgenstraling. Het is een witte dwerg die 1300 lichtjaar van ons vandaan staat in de Melkweg (sterrenbeeld Cassiopeia) en met een temperatuur aan het oppervlak van 200.000 K is hij loeiheet (ter vergelijking: de zon is 6000 K heet). Wat blijkt nu uit die periodieke verandering van de straling: dat er een begeleider om KPD 0005+5106 heen draait die er slechts 800.000 km vandaan staat, da’s 1/30e van de afstand tussen Mercurius en zon. Door de korte afstand stroomt er continu materie van de begeleider (waarvan de exacte aard nog niet is vastgesteld, al lijkt het eerder een planeet á la Jupiter dan een kleine ster of bruine dwerg) naar de witte dwerg en op de noord- en zuidpool van de dwerg zorgt dat voor een heldere plek waar röntgenstraling vandaan komt. Als de begeleider dan gezien vanaf de aarde voor zo’n plek langs schuift dan daalt de straling even door de verduistering. Door de korte afstand wordt de begeleider door de sterke straling en door de getijdewerking continu geroosterd en verscheurd. Over een paar honderd miljoen jaar zal de begeleider compleet verzwolgen zijn door de witte dwerg.

Hier het vakartikel over KPD 0005+5106, verschenen in The Astrophysical Journal. Bron: NASA/Chandra.

Voor hete Jupiter TOI-2109b duurt een jaar slechts 16 uren

Impressie van een hete Jupiter dicht bij z’n ster. Credit: NASA, ESA and G. Bacon

Er zijn al meer dan vierduizend exoplaneten bekend en daarvan vormt zo’n tien procent een groep van grote hete gasreuzen, ook wel ‘hete Jupiters’ genoemd. Jupiter in ons zonnestelsel is een koude gasreus, omdat hij door z’n grote afstand tot de zon weinig warmte ontvangt en daarom koud is. Maar die hete Jupiters draaien in minder dan 10 dagen om hun ster (Jupiter doet er 12 jaar over) en dat komt omdat ze zeer dichtbij staan en daardoor bloedstollend heet zijn. Sterrenkundigen hebben nu met NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) zo’n hete Jupiter ontdekt die een record verbroken heeft. TOI-2109b draait in slechts 16 uren om TOI-2109, een ster die op 855 lichtjaar afstand staat in het sterrenbeeld Hercules. Hieronder zie je de periodieke dipjes in de lichtcurve van de ster, waargenomen met TESS. Om de 16 uur trekt de planeet voor de ster langs, een zogeheten transitie.

Credit: I.Wong et al.

TOI-2109b staat slechts 2,4 miljoen km van zijn moederster, veel dichterbij dan Mercurius van de zon verwijderd is (58 miljoen km om precies te zijn). Dat zorgt er voor dat het op TOI-2109b ziedend heet is: zo’n 3500 K aan het oppervlak. Dat maakt TOI-2109b tot de op één na heetste planeet die we kennen. Dat wil zeggen: aan de verlichte kant. TOI-2109b is namelijk ’tidal locked’ zoals dat heet, hij kijkt altijd met dezelfde kant naar de ster, zoals de maan altijd met dezelfde kant naar de aarde kijkt. Het zou dus kunnen dat de niet verlichte kant van TOI-2109b koud is, ehhh… of minder heet. De planeet is ongeveer vijf keer zo zwaar en 35% groter als Jupiter. De ster als TOI-2109 is half zo zwaar en groot als de zon. Uit de waarnemingen blijkt dat TOI-2109b langzaam maar zeker naar z’n ster spiraliseert en wel met een tempo van 10 tot 750 milliseconden per jaar. Dat betekent dat over pakweg 10 miljoen jaar de planeet verzwolgen zal zijn door zijn ster. Hier het vakartikel over de hete Jupiter, verschenen in the Astronomical Journal. Bron: MIT.

De Areciboboodschap 16 november 1974 is jarig!

Op 16 november 1974, vandaag exact 47 jaar geleden, zonden de mensen hun eerste interstellaire radioboodschap naar de sterren in een poging contact met potentiële buitenaardse wezens te maken. Voor deze interstellaire radioboodschap gebruikte astronomen de, destijds, grootste radiotelescoop in de wereld, gevestigd in het Arecibo Observatorium in Puerto Rico. Een groep wetenschappers onder leiding van Frank Drake en Carl Sagan had de Areciboboodschap samengesteld, en deze werd verzonden naar het M13 stercluster.

Arecibo radioboodschap credits; IndiaToday

De Areciboboodschap verzonden naar de M13 Herculesbolhoop was opgesteld in binaire code en bevatte informatie over o.a. het menselijk DNA, figuren van een mens, het zonnestelsel en de Arecibo-telescoop. Het idee was dat als buitenaardse wezens het signaal zouden ontvangen en uitzoeken hoe het te decoderen, ze zouden weten waar het vandaan kwam. Omdat M13 op 25.000 lichtjaar afstand staat, zal het 25.000 jaar duren voordat M13-‘buitenaardse wezentjes’ onze boodschap vernemen – als ze er zijn... Het Arecibo-bericht is slechts een van de vele interstellaire boodschappen die richting ‘ET’ verzonden zijn.

Arecibo Observatory. Credit: JidoBG / Wikipedia

Lees in mijn tweedelige artikel ‘Buitenaards Babbelen; Interstellaire berichten en de erfenis van Hans Freudenthal en Alexander Ollongren I’en deel II, alles over het tot stand komen van deze interstellaire berichten (ook wel METI, Messagging Extraterrestrial Intelligence), de Cosmic Calls 1999 en 2003, de Dark Forest-theorie, en hoe onderzoekers als Drake, Sagan, Marvin Minsky, en ook de Nederlanders Hans Freudenthal (Lincos) en Alexander Ollongren de weg plaveiden in het stekelige landschap van de vraagstukken rondom interstellaire communicatie. Ook zijn er de afgelopen decennia meerdere berichten ‘naar de sterren’ verzonden via ruimtesondes, de Pioneers en de Voyagers. Zij bevatten informatie over de aarde op op hen bevestigde plaquettes. De twee artikelen zijn ook te lezen in het NVR-ruimtevaart pdf-archief. De Arecibo-telescoop stortte in 2020 in door een structurele storing.

Voyager, gouden plaat Credits; NASA

Rotsachtige exoplaneten zijn nog vreemder dan we al dachten

Impressie van een wite dwerg met daaromheen allerlei rotsachtige objecten. Credit: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Nieuw zogeheten ‘astrogeologisch onderzoek’ wijst uit dat de meeste rotsachtige exoplaneten, die niet ver verwijderd van de aarde zijn, heel anders zijn dan wat wij kennen in het zonnestelsel. Sterrenkundigen van NOIRLab hebben samengewerkt met geologen van California State University, Fresno (VS) en die hebben met elkaar gekeken naar de samenstelling van rotsachtige planeten bij sterren niet ver van ons vandaan. Daarbij keken ze naar zogeheten “vervuilde” witte dwergen, dat zijn dwergsterren die vervuild zijn geraakt met materiaal van planeten, planetoïden en andere rotsachtige objecten, die ze gedurende hun leven hebben verorberd. Witte dwergen waren eerst op de zon lijkende sterren, maar na een relatief korte fase waarin ze opgeblazen waren als rode reuzenster hebben ze rotschtige planeten in hun omgeving verzwolgen en is het materiaal daarvan in de ster terecht gekomen. Door de atmosferen van 23 , allemaal gelegen binnen een straal van 650 lichtjaar van de aarde, vervuilde witte dwergen te bestuderen konden Siyi Xu en Keith Putirka zien wat de chemische samenstelling van de witte dwergen is en welke materialen van de verorberde rotsachtige objecten in de witte dwerg zijn terecht gekomen. Uit de waarnemingen, die gedaan werden met de Hubble ruimtetelescoop en de W.M. Keck telescoop op Hawaï blijkt dat de witte dwergen een grotere variatie aan mineralen en rotssoorten kennen dan we hier in het zonnestelsel kennen. Sommige samenstellingen zijn zelfs niet eens bekend, zodat de twee onderzoekers er eigen namen aan hebben gegeven, zoals quartz pyroxenites en periclase dunites. De planeten die ooit om de voorgangers van de witte dwergen draaiden hadden dus een exotische samenstelling, die verschillende van de rotsachtige planeten die om de zon draaien.

De grote hoeveelheden magnesium in lagere hoeveelheden silicium in de aangetroffen mineralen wijzen er op dat dit materiaal afkomstig was uit de mantel van de rotsachtige planeten en niet uit hun korst. Hier het vakartikel over het onderzoek aan de vervuilde witte dwergen, verschenen in Nature. Bron: NOIRLab.

Nee, Breakthrough Listen Candidate 1 ‘van Proxima Centauri’ komt niet van een buitenaardse beschaving

Een artistieke impressie van het Proxima Centauri systeem. Credit: Breakthrough Listen / Zayna Sheikh

In mei en juni 2020 ‘luisterden’ sterrenkundigen met behulp van de Parkes radiotelescoop in Australië in het kader van het Breakthrough Listen Project van miljardair Yuri Milner gedurende dertig uur naar Proxima Centauri, de ster die met een afstand van 4,2 lichtjaar na de zon de meest nabije ster tot de aarde is – een ster waar de aandachtige planeet Proxima Centauri b omheen draait. Ze vonden een merkwaardig radiosignaal bij een frekwentie van 982,002 MHz vanuit de richting van de ster dat ze BLC-1 noemden, Breakthrough Listen Candidate 1. Hieronder zie je dat signaal, een zogeheten dynamisch spectrum waarin de gele lijn het signaal is (de rode stippellijn toont een verwacht spectrum op grond van de ‘drift rate’ van het signaal – zie hieronder).

Credit: Smith et al./Breakthrough Listen.

Onlangs is dat signaal, dat maar liefst vijf uur duurde, nader onderzocht door twee onafhankelijke teams en hun conclusie is dat BLC-1 niet afkomstig lijkt te zijn van Proxima Centauri, maar van… een door mensen gemaakt instrument bij de aarde. Yep, niks aliens, niks SETI, gewoon iets kunstmatigs. Om te kijken of het signaal afkomstig is van heel ver weg (Proxima Centauri) of juist van dichtbij (de aarde) keken de onderzoekers naar de zogeheten drift rate van het signaal, dat is een soort van karakteristieke tijdsafhankelijke verschuiving in de frekwentie, die per bron verschilt. Een ster bijvoorbeeld zal door de Dopplerverschuiving een beweging laten zien, die verschilt van een aardse, stilstaande bron. Daarbij keken de onderzoekers niet alleen naar het signaal bij 982,002 MHz, maar werd naar een breder spectrum gekeken. Analyse van alle gegevens leverde dit resultaat op:

Using this procedure, we find that blc1 is not an extraterrestrial technosignature, but rather an electronically drifting intermodulation product of local, time-varying interferers aligned with the observing cadence.

Het signaal lijkt dus veroorzaakt te zijn door ‘interferentie van menselijke technologie’. Men kon alleen niet vaststellen wat dat dan precies is geweest wat BLC-1 heeft veroorzaakt.

Vakartikelen

  • Shane Smith et al, A radio technosignature search towards Proxima Centauri resulting in a signal of interest, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038/s41550-021-01479-w.
  • Sofia Z. Sheikh et al, Analysis of the Breakthrough Listen signal of interest blc1 with a technosignature verification framework, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038/s41550-021-01508-8

Bron: Phys.org + Centauri Dreams.

Kajakken op Titan? ‘Boek bij NASA Exoplanet Travel!’

Betoverend mooi en inspirerend is de recent gepresenteerde ‘Visions of the Future’ postercollectie en video van NASA. Met ‘Kajakken op Titan’ of ‘skydiven op exoplaneten’, onthulde NASA deze futuristische concepten voor in de ruimtevaart die ter inspiratie moeten dienen voor bedrijven en particulieren, om mee aan de slag te gaan. NASA’s Jet Propulsion Lab liet in het kader van dit Visions of the Future project een team van wetenschappers en ontwerpers samenwerken aan de 14 posters en video. De video is geïnspireerd op de posters, en tezamen moeten ze toekomstige, ruimtebestemmingen in het zonnestelsel en daarbuiten onder de aandacht brengen van regeringen en bedrijven. NASA stelt zich voor dat kajakken op de Saturnusmaan Titan ooit tot de mogelijkheden behoort, net als, dichterbij, reizen tussen het wolkendek van Venus, onze nabuur-planeet. Kajakken op Titan toont, op de poster, de rivieren en meren van vloeibaar methaan en ethaan die klotsen en stromen op de grootste maan van Saturnus. Titan’s oppervlak werd onthuld door het Cassini-ruimtevaartuig, dat ook de ESA Huygens-sonde rnaar het oppervlak stuurde. De atmosfeer op Titan is zo dik en de zwaartekracht zo licht dat je met elke slag van een peddel boven de snelle stroming zou kunnen stijgen terwijl je de getijden berijdt door een smalle zeestraat die de Throat of Kraken wordt genoemd. NASA-wetenschapper Mike Malaska bestudeert Titan en werkte mee aan de poster in de video. Die ultrakoude chemische zeeën zijn een grote uitdaging, volgens Malaska, de boot kan barsten of zelfs oplossen. [om in de stemming te komen is The Titan scifi film een aanrader.] Met de recente toeristische ruimtevluchten van Blue Origin – op 13 oktober j.l. ging o.a. de 90-jarige William Shatner ‘Captain Kirk’ mee aan boord van de NS-18 – en de Inspiration4 missie van SpaceX alsook de Virgin Galactic vluchten eerder dit jaar, is de toon gezet… en die smaakt naar meer moet NASA gedacht hebben. NASA stelt de fictieve bestemmingen voor ruimtetoeristen in de video voor, met o.a. een tour in een glazen capsule door de atmosfeer van Saturnus zesde grootste maan Enceladus, skydiven op de zeer massieve exoplaneet HD 40307, over rood gras kunnen lopen op exoplaneet Kepler 186f, en een non-stop nachtleven kunnen ervaren op de planeet, PSO2 JP, een planeet zonder ster. NASA’s visie op toekomstige ruimtevaart en ruimtetoerisme is nog tientallen jaren verwijderd, maar dat neemt niet weg dat er inmiddels steeds meer nagedacht wordt over bemande ruimtereizen, niet alleen naar een aardebaan, zoals het voornoemde drietal bedrijven, maar ook ver daarbuiten, of zie bijvoorbeeld deze ESA plannen voor een ‘ interstellair wereldschip‘.  Posters zijn hier te downloaden. Bronnen: NASA/JPL-Caltech

Stoppen met ruimtereizen vanwege virussen op exoplaneten?

Biologische contaminatie door ruimtereizen is momenteel een even aktueel als omstreden ruimtevaartthema. Meerdere scenario’s zijn denkbaar maar astrobioloog Paul Davies, bekend vanwege vele publieke optredens, liet zich recent uit over een, zeg maar ‘curiosity kills the cat’ scenario, het aantreffen van virussen op andere (exo)-planeten. Moeten we ons daar, hoewel voorlopig nog ver in de toekomst, zorgen om maken bij het afreizen naar diverse kosmische bestemmingen? Hieronder volgt de mening van professor Davies m.b.t. het aantreffen van virussen en ander microbieel leven elders in de kosmos.

Impressie van een hyceaanse planeet. Credit: Amanda Smith

Wat betreft biologische contaminatie m.b.t. ruimtevaart en -reizen is er enerzijds het scenario denkbaar van een alien microbe die zich, al meereizend met een ruimteschip, totaal ongehinderd kan nestelen op onze bescheiden planeet voor onbepaalde duur. Anderzijds is er het ‘omgekeerde’ scenario, een raket die, afgeschoten vanaf de aarde, de maan of Mars gaat besmetten met aardse micro-organismen en met alle, vooralsnog onbekende, gevolgen van dien. Het eerste scenario is bijvoorbeeld uitgewerkt in het bekende boek van Michael Crichton ‘The Andromeda Strain’, het tweede scenario wordt sinds jaar en dag ook uiterst grondig bestudeerd. De afgelopen decennia zijn er talloze (astro)-biologische onderzoeken geweest, variërend van microben-onderzoek op het ISS tot het microbieel leven op Venus, enz. en talloos zijn de hits met de zoektermen ‘interplanetary contamination’, o.a. zie hier, over het gevaar van de besmetting van de maan. Astrobioloog en kosmoloog Paul Davies van de Arizona State University, tevens directeur van het Beyond Center for Fundamental Concepts in Science gaat nog een stap verder. Davies heeft zich recent stellig uitgelaten over een mogelijk aantreffen van virussen op andere werelden, meer specifiek op exoplaneten. Davies beroept zich daarbij onder meer op een studie van eind augustus j.l. die uitwees dat er snel, mogelijk al over 2 à 3 jaar, op exoplaneten leven ontdekt gaat worden. Alsmede stipt Davies in dit kader de onderzoeken naar het HGT (horizontal gene transfer) aan, de rol van virussen in horizontale genoverdracht.

K2-18b exoplaneet ‘superaarde’Credits; NASA/ESA/Hubble

Davies verwijst in zijn betoog m.b.t. virussen en exoplaneten, naar onderstaand onderzoek, samengevat in o.a. dit uitgebreid artikel in The Guardian, ik citeer: “Biosignaturen buiten ons zonnestelsel kunnen binnen 2 à 3 jaar worden gedetecteerd, aldus experts na een heroverweging van mogelijk bewoonbare exoplaneten. Onderzoekers zochten vooreerst naar planeten met een vergelijkbare grootte, massa, temperatuur en atmosferische samenstelling als de aarde. Maar een team astronomen van Cambridge identificeerden een nieuwe klasse van bewoonbare exoplaneten, hycean-planeten genaamd – heet, bedekt met oceaan en met waterstofrijke atmosferen – die talrijker en waarneembaar zijn dan aardachtige planeten. De K2-18b, is er zo een. “Hyceanen zijn in feite waterwerelden met een waterstofrijke atmosfeer”, aldus dr. Nikku Madhusudha, en stelt: “Wij menen dat we binnen twee tot drie jaar de eerste biosignatuurdetectie kunnen zien als deze planeten leven herbergen en de James Webb telescoop zou hierbij kunnen assisteren.” Hier de link naar het wetenschappelijk artikel in The Astrophysical Journal.

Virus is een onlosmakelijk deel van het ‘web van leven’
Met de recente Covid-uitbraak is het thema van biologische besmetting actueler dan ooit, ook op het ISS. ‘Cancel NASA’ schreef een journalist recent op een technieuwssite. De levens van veel aardbewoners zijn flink veranderd de afgelopen tijd en, wie weet, aldus Davies, zijn er zelfs mensen die zover gaan dat ze willen emigreren naar elders, misschien zelfs naar elders in de kosmos, weg van deze planeet. Davies erkent dat buitenaards leven zich in een geheel scala aan vormen kan aandienen, van humanoïde robots tot microben, Davis is er, in het laatstgenoemde scenario stellig van overtuigd dat er zich een breed scala aan microben en andere microscopische agentia nodig zouden zijn om het leven, zoals wij dat kennen, als geheel te ondersteunen. En het lijkt erop, aldus Davies, dat virussen – of iets dat een vergelijkbare rol vervult – een onlosmakelijk verwoven onderdeel zijn in dit web van levensondersteunende microbiële agentia. Davies: “Virussen maken eigenlijk deel uit van het web van het leven, en ik zou verwachten dat als je microbieel leven op een andere planeet hebt, je zeker de volledige complexiteit en robuustheid nodig zult hebben die gepaard gaat met het kunnen uitwisselen van genetische informatie.” Hij vervolgt: “Virussen kunnen worden gezien als mobiele, genetische elementen.” Davis duidt dan op het verschijnsel ‘HGT’, en een aantal studies heeft inderdaad gesuggereerd dat genetisch materiaal van virussen in het genoom van mensen en andere dieren is opgenomen door dit proces van horizontale genoverdracht. Volgens Davies is het belang van microben in dit ‘grote web van leven’ weliswaar bekend, maar wordt de rol van virussen hierin minder algemeen erkend, maar stelt dat, mocht er cellulair leven zijn op andere werelden, virussen – of iets soortgelijk – waarschijnlijk zouden bestaan voor genetische informatie overdracht. 

concept ‘multi-purpose deep space’ ruimteschip Credits; NASA

Davies meent dat buitenaards leven alles behalve homogeen van aard is, en stelt: “Ik denk niet dat het een kwestie is van ‘ik-ga-naar-een-andere-planeet-en-kom-daar-één-type-microbe-tegen’. Ik denk dat het een heel ecosysteem moet zijn.”  Het idee van virussen op explaneten is geen reden voor paniek, aldus Davies, en vertelt: “De gevaarlijke virussen zijn degenen die zeer nauw zijn aangepast aan hun gastheren. En als er een echt buitenaards virus bestaat, is de kans groot dat het niet in de verste verte gevaarlijk is.” De opmerkingen van Davies om meer te kijken naar een ecosysteem als geheel m.b.t. exoplanetair leven geldt ook in het scenario van mensen die andere planeten willen koloniseren. Davies: “De meeste mensen denken in de trant van, ja, we zouden een heel groot ruimtevaartuig moeten hebben, en dan dingen recyclen voor de zeer lange reis, en dan alle technologie die je nodig hebt meenemen,” echter, aldus Davies, “Eigenlijk is het allerlastigste van het probleem van ultralang ruimtereizen, wat de ‘microbiologie’ is wat je mee zou moeten nemen –  het heeft geen zin om gewoon een paar varkens en aardappelen en dat soort dingen te nemen en te hopen dat als je aan de andere kant komt, het allemaal geweldig en zelfvoorzienend zal zijn.

Virussen en positieve eigenschappen voor het leven
Hoewel door Covid veel mensen inmiddels een niet zo positief beeld van virussen heeft gegeven, meldt Davies dat virussen lang niet allemaal slecht zijn en stelt: “In feite zijn ze meestal goed.” Naast hun positieve rol kunnen virussen die bacteriën infecteren – bekend als fagen – helpen om bacteriële populaties onder controle te houden, terwijl virussen ook in verband zijn gebracht met tal van andere belangrijke processen, van het helpen van planten om te overleven in extreem hete bodems tot het beïnvloeden van biogeochemische cycli. En, zoals Davies opmerkt, kan een aanzienlijk deel van het menselijk genoom overblijfselen zijn van oude virussen. ” We horen over het microbioom in ons, en er is een planetair microbioom”, aldus Davies, en gezien deze fundamentele rol onderschrijft hij dus ook de hypothese dat, mochten er virussen in in andere uithoeken van het universum bestaan, dit niet zeer zorgwekkend zou moeten zijn.  Zelfs mensen zouden kunnen zijn verschenen dankzij overblijfselen van oude virussen, betoogt de wetenschapper. ” Laatstgenoemde nog eens onderstreept door recent onderzoek, ik citeer uit dit BBC artikeL getiteld ‘What is all viruses disappeared?’: “De overgrote meerderheid van virussen is niet pathogeen voor de mens, en velen spelen een integrale rol bij het ondersteunen van ecosystemen. Anderen houden de gezondheid van individuele organismen in stand – alles van schimmels en planten tot insecten en mensen. “We leven in evenwicht, in een perfect evenwicht, en virussen maken daar deel van uit,” vertelt Susana Lopez Charretón, viroloog aan de Nationale Autonome Universiteit van Mexico. Tony Goldberg , een epidemioloog aan de Universiteit van Wisconsin-Madison stelt: “Ik denk dat als alle virussen plotseling zouden verdwijnen, de wereld ongeveer anderhalve dag een prachtige plek is, en dan zouden we allemaal sterven – dat is de bottom line.” Bronnen: The Guardian, Nature, BBC, UArizona, NASA

Planeet ontdekt die de transformatie van z’n moederster tot witte dwerg overleefde

Impressie van een Jupiterachtige exoplaneet bij een witte dwerg. Credit: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko.

Er zijn al meer dan 4500 exoplaneten ontdekt en van enkele daarvan is bekend dat ze draaien om witte dwergen, compacte sterren van pakweg een zonsmassa gepropt in een volume zo groot als de aarde – het voorland van onze eigen zon over ruim vijf miljard jaar. Al die planeten zijn gearriveerd bij hun witte dwerg nadat deze ontstond, zo laat hun lokatie zien. Maar nu is er vermoedelijk voor het eerst een exoplaneet ontdekt die al eerder draaide om de witte dwerg, die de gehele transformatie van zonachtige ster via het stadium van rode reus tot witte dwerg heeft meegemaakt én overleeft. Het gaat om een systeem dat zich op een afstand van 6500 lichtjaar van ons vandaan bevindt in de richting van het centrum van het Melkwegstelsel, pakweg een kwart van de afstand tot dat centrum. De witte dwerg in kwestie heeft een massa van 60% van die van de aarde, de planeet er vlakbij is 40% keer zwaarder dan Jupiter. Beiden werden ontdekt met de Kecktelescoop op Hawaï en wel dankzij een verschijnsel dat microzwaartekrachtlens heet: de witte dwerg en planeet schoven gezien vanaf de aarde op een gegeven moment precies voor een achtergrondster, waardoor het licht van die achtergrondster even werd verbogen en versterkt.

Voorstelling van een micro-zwaartekrachtlens. Credit: NASA

In infrarood konden ze met de telescoop die gebeurtenis zien – MOA-2010-BLG-477Lb genaamd – en dat leverde het ontdekken op van de Jupiterachtige planeet en de witte dwerg, waar hij op minstens 3 Astronomische Eenheid (afstand aarde-zon) omheen draait. Als de zon ooit ook sterft tot witte dwerg zullen de rotsachtige planeten Mercurius, Venus, Aarde en Mars dat niet overleven, maar Jupiter en zijn manen zullen dat vermoedelijk wel kunnen en dat laat MOA-2010-BLG-477Lb ook zien.

Bron: Phys.org.

Dubbelsterren vergroten kosmische koolstofvoetafdruk

Zware sterren maken vaak deel uit van een dubbelster, waarin de ene ster massa overneemt van de andere. Nieuw onderzoek (MPA/UvA) laat zien dat deze dubbelstersystemen ongeveer twee keer zoveel koolstof produceren als enkelvoudige zware sterren. Credit: ESO/M. Kornmesser/S.E. de Mink

Een nieuwe studie onder leiding van astronomen verbonden aan het Max Planck Instituut (MPA) voor Astrofysica in Garching, Duitsland, en de Universiteit van Amsterdam (UvA) toont aan dat zware sterren twee keer zoveel koolstof produceren als ze een partner hebben. De wetenschappers baseren zich hiervoor op nieuwe, geavanceerde computersimulaties. Hun bevindingen zijn een kleine maar belangrijke stap op weg naar een beter begrip van de kosmische oorsprong van de elementen waaruit wij zijn opgebouwd. Het resultaat is geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal.

De kosmische oorsprong van koolstof, een fundamentele bouwsteen van leven, is nog onzeker. Zware sterren spelen een belangrijke rol bij de synthese van alle zware elementen, van koolstof en zuurstof tot ijzer, enzovoort. Maar hoewel de meeste zware sterren in meervoudige systemen worden geboren, hebben de nucleosynthese-modellen (die de kernfusie in sterren beschrijven) tot dusver bijna uitsluitend enkelvoudige sterren gesimuleerd. Een internationaal team van astrofysici heeft nu de ‘koolstofvoetafdruk’ berekend van zware sterren die hun omhulsel verliezen in een dubbelstersysteem.

“Vergeleken met een enkelvoudige ster produceert de gemiddelde ster in een binair systeem twee keer zoveel koolstof,” zegt eerste auteur Rob Farmer (MPA, UvA) “Tot voor kort negeerden de meeste astrofysici dat zware sterren vaak deel uitmaken van een dubbelster. Wij hebben voor het eerst onderzocht hoe het feit dat een ster in een dubbelstersysteem zit, invloed heeft op de elementen die worden geproduceerd.”

Schematische weergave van de fusieketen in zware sterren: na waterstofverbranding versmelt helium tot koolstof, dat vervolgens verder kan worden verwerkt tot zuurstof en nog zwaardere elementen. Credit: MPA.

De meeste sterren, waaronder onze eigen zon, worden aangedreven doordat waterstof in helium wordt omgezet. In hun ‘gouden jaren’, nadat de sterren ongeveer 90% van hun brandstof hebben verbruikt, beginnen ze helium om te zetten in koolstof en zuurstof. Sterren zoals de zon stoppen hier, maar zware sterren kunnen doorgaan met het omzetten van koolstof in zwaardere elementen, tot en met ijzer.

De grote uitdaging is niet hoe je koolstof kunt produceren, maar hoe het uit de ster komt voordat hij sterft. In enkelvoudige sterren is dit erg moeilijk. Maar sterren in een dubbelstersysteem kunnen op elkaar reageren en massa overdragen aan hun begeleider. De ster die delen van zijn massa verliest, ontwikkelt een koolstofrijke laag dicht bij het oppervlak, die wordt uitgestoten wanneer de ster explodeert als supernova.

“Het is misschien niet eerlijk om zware dubbelsterren de schuld te geven van broeikasgassen die de opwarming van de aarde veroorzaken”, zegt coauteur en MPA-directeur Selma de Mink gekscherend, “maar het is wel gaaf om je te realiseren dat de koolstof in je huid waarschijnlijk in een dubbelster is gemaakt.”

De totale opbrengst aan koolstof in zware sterren in binaire systemen (rood) is ongeveer twee keer zo hoog als die van enkele massieve sterren (blauw), zoals de nieuwe studie heeft aangetoond. Credit: MPA.

Astronomen onderzoeken ook andere soorten sterren die koolstof kunnen produceren, zoals bijvoorbeeld rode reuzensterren of exploderende witte dwergsterren. Maar tot nu toe lijkt het erop dat zware sterren, en volgens deze nieuwe studie in het bijzonder de zware dubbelsterren, het grootste deel van de kosmische koolstof maken.

“Onze bevindingen zijn een kleine maar belangrijke stap op weg naar een beter begrip van de rol van zware sterren bij de productie van de elementen waar wij zelf van gemaakt zijn”, stelt tweede auteur Eva Laplace, die binnenkort haar proefschrift over dit onderwerp zal verdedigen aan de UvA. “Tot nu toe hebben we slechts één type binaire interactie onderzocht. Er zijn nog vele andere mogelijke lotgevallen voor een ster die in de nabijheid van een begeleider wordt geboren – en vele andere elementen om te onderzoeken.”

De resultaten die in dit onderzoek worden gepresenteerd zijn dus pas de eerste in een systematisch onderzoek naar de invloed van een nabije begeleider op de chemische opbrengst van zware sterren. Bron: Astronomie.nl.

ALMA animatie toont daadwerkelijke beweging van twee jonge sterren om elkaar

Impressie van XZ Tauri A en B en hun protoplanetaire schijven.
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

Animaties van sterren die om elkaar heen draaien zijn er genoeg, computergestuurde beelden op grond van theoretische modellen. Maar wat ze met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili hebben gedaan is van een andere orde én uniek. Want de animatie die ze hebben gemaakt op basis van de gegevens van ALMA toont de ware beweging van twee om elkaar draaiende sterren, geen theoretische beweging. Het gaat om het jonge dubbelstersysteem XZ Tauri (460 lichtjaar van ons vandaan), welke drie jaar met ALMA is gevolgd, in 2015, 2016 en 2017. De sterren staan zo’n zes miljard km van elkaar vandaan, pakweg de afstand zon-Pluto. In die periode bewoog XZ Tau B 3,4 astronomische eenheid (1 AE is de afstand aarde-zon, 149 miljoen km) om XZ Tau A. Sterrenkundigen wisten een driedimensionaal beeld te krijgen van de hoek waaronder wij tegen de sterren aankijken. Beide jonge sterren zijn omgeven door een protoplanetaire schijf van gas en stof, het restant van de wolk waaruit ze ontstaan zijn. De waarnemingen met ALMA laten zien dat de twee schijven niet evenwijdig zijn, maar een hoek met elkaar maken. Ook is het baanvlak van de twee sterren om elkaar anders dan het vlak van de twee schijven. Hieronder de animatie waarin je de ware beweging ziet van XZ Tau B en XZ Tau A om elkaar heen. In de animatie is de beweging van XZ Tau stilgezet om die van XZ Tau B beter te laten zien. Radiogolven van de protoplanetaire schijven zijn grijs weergegeven.

Dubbelklikken voor de animatie. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Ichikawa et al.

Het is dankzij dit soort waarnemingen dat sterrenkundigen meer te weten komen over het ontstaan en evolutie van dubbelstersystemen. Men denkt dat twee sterren van XZ Tau ontstaan zijn door de fragmentatie van een moleculaire wolk. Zouden de sterren uit een grote gasschijf ontstaan zijn – dat is het andere theoretische model – dan zou dat meer hebben geleidt tot baanvlakken van sterren en protoplanetaire schijven die evenwijdig lopen. Hier het vakartikel over het onderzoek aan XZ Tauri, verschenen in the Astrophysical Journal. Bron: NAOJ.