Opnieuw is een ‘knipperende reus’ ontdekt, nu vlakbij het Melkwegcentrum

Impressie van een rode reus die verduisterd wordt door een enorme stofwolk. Credit: Amanda Smith, University of Cambridge

Een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Leigh Smith (Cambridge’s Institute of Astronomy) heeft een rode reuzenster ontdekt, die 25.000 lichtjaar van ons vandaan staat en die in helderheid met een factor 30 afnam, waarna ‘ie weer lichtsterker werd. De ster heet VVV-WIT-08, genaamd naar de VISTA Variables in the Via Lactea survey (VVV), waarmee hij ontdekt is (het WIT in de naam staat voor ‘What is This?’). De onderzoekers denken dat VVV-WIT-08 een voorbeeld is van een ‘knipperende reus’, een categorie grote sterren van pakweg 100 keer de omvang van de zon, die een onzichtbare begeleider hebben, een ster of planeet omgeven door een ondoorzichtige wolk van stof, die eens in de paar decennia voor de reus langsschuiven, gezien vanaf de aarde.

Drie opnames van VVV-WIT-08. Credit: ESO.

VVV-WIT-08 ligt in de richting van het centrum van de Melkweg en hij bevindt zich in een gebied dichtbevolkt met sterren. De sterke afname van de lichtsterkte van de rode reus, die april 2012 begon en die een paar honderd dagen duurde, werd bevestigd met het Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE). De ster bleek zowel om het zichtbare deel van het spectrum zwakker te worden als in het infrarood.

Het is nu het derde voorbeeld van een knipperende reus die bekend is. Eerder ontdekte men Epsilon Aurigae, die eens in de 27 jaar verduisterd wordt door een enorme stofschijf, en daarna TYC 2505-672-1, die eens per 69 jaar een verduisterende eclips meemaakt – je merkt het, dat knipperen gaat naar aardse begrippen erg langzaam, geen ‘blink of the eye’. Uit de VVV survey komen wellicht nog twee andere kandidaten knipperende reuzen naar voren. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan VVV-WIT-08, verschenen in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Bron: Phys.org.

In één keer 228 nieuwe veranderlijke sterren ontdekt in een open sterrenhoop

De 228 gevonden veranderlijke sterren in NGC 281. Credit: Lata et al., 2021.

Indiase sterrenkundigen zijn er in geslaagd om in één keer maar liefst 228 veranderlijke sterren te ontdekken. Dat deden ze door met de ARIES telescoop de open sterrenhoop NGC 281 te bestuderen. Het team, dat onder leiding stond van Sneh Lata (Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences in India) keek in het kader van het project genaamd ‘Search for Pre-Main-Sequence (PMS) Variability in Young Open Clusters (YOCs)‘ met de 1,3 meter ARIES telescoop in Nainital (India) naar NGC 281. Dat is een combinatie van een open sterrenhoop en een emissienevel in het sterrenbeeld Cassiopeia, op ongeveer 9300 lichtjaar van de Aarde. Vanwege de gelijkenis met de hoofdfiguur van het gelijknamige computerspel wordt de nevel in het Engels ook wel de Pac-Man-Nevel genoemd.

NGC 281, oftewel de Pacman nevel. Credit: Hewholooks – Wikipedia.

Tussen oktober 2010 en november 2017 werden de sterren in de cluster bekeken en dat leverde een oogst op van 228 veranderlijke sterren. Die blijken niet allemaal fysiek te horen tot NGC 281: 81 ervan zijn echt leden van de cluster, de rest ligt schijnbaar in dezelfde omgeving. Van die 81 clusterleden zijn er 51 sterren die zogeheten pre-main-sequence (PMS) sterren zijn, de rest liggen op de Hoofdreeks van het bekende Hertzsprung-Russeldiagram. Het merendeel van die PMS sterren zijn T-tauri sterren, maar er zitten ook Herbig Ae/Be sterren bij, allemaal bekende jonge sterren met een grillig karakter qua lichtkracht. De dertig sterren van de cluster die tot de hoofdreeks behoren zijn Beta Cepheïden, Delta Scuti sterren of andere typen variabelen, ook allemaal bekende vormen van veranderlijke sterren. Door onderzoek zoals deze wil men meer te weten komen over ontstaan en evolutie van sterren en of ze wel of niet bruikbaar zijn als afstandsindicator. Hier het vakartikel over de massa-ontdekking van de veranderlijke sterren in NGC 281. Bron: Phys.org.

Derde dataset Gaia levert nieuwe waarde voor de Hubble constante op

Credit:NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), and the HUDF 2012 Team

Op basis van de op 3 december bekendgemaakte derde publicatie van de Gaia gegevens (EDR3) hebben sterrenkundigen een nieuwe schatting gemaakt van de snelheid waarmee het heelal uitdijt. Met Gaia, een Europese satelliet die al zes jaar de sterren in de Melkweg bestudeerd, is van maar liefst 1,3 miljard sterren in ons melkwegstelsels de parallax gemeten, de schijnbare beweging van de sterren als gevolg van de jaarlijkse beweging van de aarde om de zon. Tot die enorme groep sterren behoren ook 75 Cepheïden, veranderlijke sterren waarvan de periode van veranderlijkheid en absolute lichtsterkte aan elkaar verbonden zijn. Op basis van nieuwe berekeningen op grond van EDR3 hebben Nobelprijswinnaar Adam Riess en z’n team een nieuwe schatting gemaakt van de Hubble constante (H0), de constante die een maat is voor de snelheid waarmee het huidige heelal uitdijt. Die blijkt 73,0 +/- 1,4 km/s/Mpc te zijn, met een onzekerheid van 1,8%. H0=73,0 km/s/Mpc betekent dat een sterrenstelsel dat we op 1 Mpc afstand zien staan (dat is 3,26 miljoen lichtjaar) zich met een snelheid van 73 km/s van ons vandaan beweegt, op 2 Mpc afstand met 2 x 73 km/s, enzovoorts.

RS Puppis, een bekende Cepheïde. Credit: NASA/ESA.

Probleem bij deze waarde van H0: er is nog een andere schatting van deze constante en wel op basis van gegevens van het vroege heelal, met name de kosmische microgolf-achtergrondstraling. Die schatting bedraagt 67 km/s/Mpc, véél lager dan de waarde die Riess heeft gevonden. Dat verschil tussen de waarden van H0 van het huidige en vroege heelal lijkt onoverkomelijk te zijn. Ze hebben er niet voor niets een naam aan gegeven: de Hubble spanning. De statistische betrouwbaarheid van het verschil tussen de twee waarden is 4,2 sigma, dat wil zeggen dat het voor 99,999% zeker is dat het verschil géén statistische ruis is. Dat wijst er op dat er dus iets aan de hand is: of er zijn instrumentele fouten gemaakt óf er is iets met het kosmologische Lambda-CDM  model aan de hand, het model dat er van uit gaat dat er behalve gewone materie ook donkere energie en donkere materie in het heelal is. Hier het vakartikel van Riess et al, te verschijnen in the Astrophysical Journal. Bron: Quanta Magazine.

Supernova SN2020jfo in M61 vastgelegd.

Er is weer een Supernova waar te nemen aan de sterrenhemel. Meerdere Astrofotografen hebben deze inmiddels al vastgelegd.

Supernova 2020jfo schijnt deze genoemd te worden en wederom in sterrenstelsel Messier 61 in sterrenbeeld Maagd. Wederom? Jawel, want in 2014 rapporteerde Arie Nouwen ook al over een Supernova in M61.

Gisteravond poging gedaan deze vast te leggen en dat is goed gelukt. 80 minuten belicht in stappen van 10 minuten. Langer ging voor mij niet want toen verdween het object alweer achter de bomen naast mijn huis. Hieronder het resultaat.

Supernova 2020jfo in sterrenstelsel Messier 61 in sterrenbeeld Maagd

Meer bekend over de pulsaties van Delta Scuti veranderlijken dankzij TESS

Impressie van een Delta Scuti ster, credit: NASA’s Goddard Space Flight Center.

Sterrenkundigen zijn dankzij waarnemingen van NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) meer te weten gekomen over de pulsaties van Delta Scuti sterren, dat zijn veranderlijke sterren, genoemd naar het prototype, Delta Scuti (δ Scuti) in het sterrenbeeld Schild. Deze sterren zijn ongeveer 1,5 tot 2,5 keer zo zwaar als de zon en in zeer korte tijd veranderen ze een heel klein beetje in lichtsterkte – de periode van Delta Scuti sterren is minder dan 8 uur en de amplitude is meestal slechts ongeveer 0,02 magnitude (maar kan 0,8 magnitude bereiken). En zijn duizenden Delta Scuti sterren bekend en net als de bekende Cepheïden, een andere soort veranderlijke sterren, is er een relatie tussen de periode en lichtkracht. Probleem van de Delta Scuti sterren is dat de sterrenkundigen hun pulsaties moeilijk kunnen doorgronden. Ze hebben een snelle rotatie, van een á twee rotaties per dag – de zon doet er ongeveer 23 dagen over. Ze vertonen radiale pulsaties (in de grondtoon) en niet-radiale pulsaties (boventonen) en door die snelle rotatie worden die pulsaties door elkaar gehaald, waardoor ze ingewikkelder en moeilijker te ontcijferen zijn [1]Waarom die pulsaties ontstaan? De sterren hebben een heliumrijke atmosfeer. Als helium wordt verhit, neemt de ionisatiegraad toe, waardoor de atmosfeer minder straling doorlaat (de opaciteit neemt … Continue reading. Een voorbeeld van die radiale pulsaties zie je in de animatie hieronder.

Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center

Met TESS worden dagelijks duizenden sterren in de gaten gehouden op jacht naar aardachtige exoplaneten en daarbij kijkt ‘ie naar de lichtsterkte van die sterren. Er zitten ook enkele Delta Scuti veranderlijken bij en een team van sterrenkundigen onder leiding van Tim Bedding (Universiteit van Sidney) heeft van die waarnemingen gebruik gemaakt om meer over de pulsaties van de Delta Scuti sterren te weten te komen. Er blijken twee types te zijn, waarvan de ene die radiale pulsaties vertoont en waarbij de hele ster periodiek inkrimpt en uitzet en de andere de niet-radiale pulsaties, waarbij één helft van de ster uitzet en de andere helft van de ster op hetzelfde moment krimpt.

Net als aardbevingen geologen iets kunnen vertellen over de interne structuur van de aarde, kunnen de pulsaties van sterren de sterrenkundigen iets vertellen over de interne structuur van sterren, iets wat asteroseismologie wordt genoemd. Sommige Delta Scuti sterren hebben een grillig patroon van pulsaties, waarbij niet alleen de twee hemisferen van de ster zich verschillend gedragen, maar zelfs de ‘kwadranten’ van de ster zich ieder apart gedragen. Maar dankzij de waarnemingen van TESS waren Bedding en z’n team in staat bij zestig van die sterren – meest jonge Delta Scuti sterren – er een bepaalde orde in te ontdekken. Hieronder een video van één van die waargenomen sterren, HD 31901. Gedurende 27 dagen heeft TESS die waargenomen en in die periode vertoonde de ster 55 pulsen van toe- en afname van de lichtsterkte. Die pulsen zijn omgezet in geluid en 27.000 keer versneld voor de video.

In Nature publiceerden Bedding et al er een vakartikel over. Credit: NASA.

References[+]

References
1 Waarom die pulsaties ontstaan? De sterren hebben een heliumrijke atmosfeer. Als helium wordt verhit, neemt de ionisatiegraad toe, waardoor de atmosfeer minder straling doorlaat (de opaciteit neemt toe) en de ster minder helder wordt. Op het moment van de kleinste helderheid gedurende de lichtkromme bevat de atmosfeer veel voor licht niet doorlaatbaar geïoniseerd helium. De energie van het geblokkeerde licht veroorzaakt een grotere stralingsdruk, waardoor de ster begint uit te zetten. De expanderende atmosfeer wordt dan koeler en de hoeveelheid geïoniseerd helium en daardoor de opaciteit nemen weer af. Dit leidt tot vermindering van de stralingsdruk, waardoor de zwaartekracht de ster weer doet samentrekken, wat weer een verhoging van druk en temperatuur tot gevolg heeft. Bron: Wikipedia.

Nieuw soort ster ontdekt, eentje die maar aan één kant pulseert

Voorstelling van HD74423 en de rode dwerg vlakbij. Credit: Gabriel Pérez Díaz (IAC)

Sterrenkundigen hebben een nieuw soort ster ontdekt, eentje die maar aan één kant pulseert. De ‘one-sided pulsator’ staat ongeveer 1500 lichtjaar van ons vandaan en heet HD74423. Dat ‘ie maar aan één kant pulseert is makkelijk te verklaren: hij staat vlakbij een rode dwergster en die trekt aan ‘m. Dat dergelijke sterren moeten bestaan was theoretisch al voorspeld in 1980, maar met HD74423 is het eerste exemplaar daadwerkelijk waargenomen. HD74423 is 1,7 keer zo zwaar als de zon. Dankzij de waarnemingen met NASA’s TESS satelliet weet men nu dat het een dubbelstersysteem betreft en dat de twee sterren in minder dan twee dagen om elkaars gemeenschappelijke zwaartepunt draaien. Ze staan dus zeer dicht bij elkaar en dat zorgt ervoor dat HD74423 een druppelvorm heeft, zoals te zien aan de illustratie bovenaan.

Uit de waarnemingen kwam naar voren dat niet alleen de lichtsterkte van de ster variëerde, maar dat die ook afhing van de hoek waarmee wij vanaf de aarde naar de ster kijken. Op die manier konden de sterrenkundigen, die onder leiding stonden van Gerard Handler (Nicolaus Copernicus Astronomical Centre in Polen), afleiden dat de ster maar aan één kant periodiek pulseert, de kant die naar de rode dwerg wijst. Het was o.a. Tom Jacobs, een vrijwillige amateursterrenkundigen die meedoet met het Citizen Science project van de Zooniverse om TESS data te analyseren opgevallen dat er een vreemd patroon zat in de lichtcurve van HD74423, hieronder in de cirkels aangegeven. Dát patroon wijst op de ‘one-sided pulsation’.

Credit: Zooniverse.

Hier het vakartikel over de waarnemingen aan HD74423, verschenen in Nature. Bron: Universiteit van Sidney.

Kepler heeft een uitbarsting waargenomen van een vampier dwergsysteem

Voorstelling van een witte dwerg, die materie aantrekt van een bruine dwerg. Credits: NASA and L. Hustak (STScI)

De Kepler ruimtetelescoop van de NASA is al een poos niet meer in gebruik, maar nog steeds leveren de met Kepler gedane waarnemingen verrassende resultaten op. Zo blijkt nu dat Kepler een uitbarsting heeft geregistreerd van een zogeheten WZ Sagittae-type cataclysmische veranderlijke, da’s een systeem bestaande uit een witte dwerg en een bruine dwerg. Je kunt het een soort van dwerg nova noemen, want op de dag van de uitbarsting werd de witte dwerg maar liefst 1600 keer zo helder als daarvoor, waarna de helderheid langzaam weer afnam. Bron van deze ‘WZ Sge-type dwarf nova‘ is zoals gezegd een witte dwerg, waar een bruine dwerg omheen draait, een dwergsysteem dat KSN:BS-C11a heet. Dat doet die bruine dwerg in 83 minuten en de afstand tussen de twee dwergen is 400.000 km (da’s pakweg de afstand aarde-maan – stel je voor dat de maan dat in 83 minuten doet!). De witte dwerg was ooit een op de zon lijkende ster, maar is nu in z’n nadagen en gekrompen tot de omvang van de aarde. Een bruine dwerg is een mislukte ster, met een massa tussen 10 en 80 Jupitermassa’s te licht om te komen tot kernfusie in z’n kern. Van die bruine dwerg stroomt continu materie naar de witte dwerg en dat komt daar in een accretieschijf bij elkaar, zoals je mooi in de illustratie hierboven kunt zien. Die accretieschijf groeit maar door, totdat een kritisch punt wordt bereikt waarbij de schijf thermisch instabiel wordt door zwaartekrachtsresonantie van de om de witte dwerg draaiende bruine dwerg. In korte tijd steeg de temperatuur van de schijf toen van 2.700–5.300° C  naar 9.700–11.700° C en toen explodeerde de witte dwerg als nova – hieronder de waargenomen lichtcurve.

De met Kepler waargenomen lichtcurve van KSN:BS-C11a. Credit: Ridden-Harper et al, https://keplerscience.arc.nasa.gov/data/KepSciConV/KeplerSciConV-Tues-pm-Ridden-Harper.pdf

Dergelijke WZ Sge-type dwergsystemen zijn zeldzaam, er zijn er zo’n 100 bekend. Tussen de uitbarstingen kan vele jaren zitten, dus dat Kepler deze uitbarsting zag is uitzonderlijk. In de uitgave van 21 oktober 2019 schreven de onderzoekers er in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society een artikel over. Bron: NASA.

Hubble-constante vroege en tegenwoordige heelal verschillen inderdaad – nu de vraag hoe dat komt

De gaswolk LHA 120-N11 vol met jonge sterren in de Grote Magelhaense Wolk, 162.000 lichtjaar van de aarde vandaan. Hubble heeft Cepheïden in deze wolk onderzocht. Credit:NASA, ESA. Acknowledgement: Josh Lake

De laatste metingen met behulp van de Hubble ruimtetelescoop bevestigen wat eerder al werd vermoed: dat er een duidelijk verschil is tussen de waarde van de Hubble-constante in het vroege heelal en in het tegenwoordige heelal. Met die constante wordt de snelheid aangegeven waarmee het heelal uitdijt. Op basis van recente waarnemingen aan 70 Cepheïden [1]Cepheïden zijn pulserende veranderlijke sterren die genoemd zijn naar hun prototype, de ster Delta Cephei. Voor deze sterren is een exacte relatie tussen de periode (frequentie) van de … Continue reading in de Grote Magelhaense Wolk, veranderlijke sterren in een naburig dwergsterrenstelsel van de Melkweg, kon een team van sterrenkundigen  onder leiding van Adam Riess vaststellen dat de Hubble-constante 74,03 km/s/Mpc is, dat wil zeggen dat voor iedere 3,3 miljoen lichtjaar die je verder gaat in het heelal de stelsels ruim 74 km/s sneller van ons vandaan vliegen. Bij eerdere metingen was het onzekerheidspercentage 2,4%, nu is die teruggebracht tot 1,9%. Die waarde van Ho=74,03 km/s/Mpc bevestigt het bestaan van de ‘Hubble-spanning’ – zie dit overzicht met alle blogs die hier over verschenen zijn. De Hubble-meting is een basis voor de zogeheten kosmische afstandsladder (zie deze animatie daarover en de afbeelding hieronder) en die heeft betrekking op de waarde van de Hubble-constante in het tegenwoordige heelal.

Credit: NASA, ESA, A. Feild (STScI), and A. Riess (STScI/JHU)

De waarde van de Hubble-constante in het vroege heelal, pakweg 13 miljard jaar geleden, daarentegen wordt op een andere manier gemeten, namelijk met behulp van de Europese Planck sonde, die de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: ‘cosmic microwave background’, CMB) heeft gemeten, het restant van de hete straling van de oerknal. En die kwam enkele jaren geleden uit op een waarde van Ho=67,4 km/s/Mpc, da’s negen procent langzamer dan de expansie tegenwoordig. Nou zou je ’t verschil op statistische ruis kunnen gooien, maar met de laatste Hubble-metingen is de kans daarop afgenomen van 1 op 3000 naar 1 op 100.000. Het verschil is dus echt, de Hubble-spanning is géén statistische ruis. OK, da’s helder, dan hoeven we daar niet meer over te discussiëren, de waarde van de Hubble-constante vroeger en nu is verschillend, het is dus geen echte constante.

Credit: Riess et al

Dan rijst uiteraard de volgende vraag: hoe komt dat? Ah en dan komen we in de verschillende speculaties die er zijn en die nog uitgewerkt moeten worden. Het zou bijvoorbeeld met donkere materie te maken kunnen hebben, die wellicht toch sterker reageert met gewone materie dan de natuurkundigen denken, zodat die donkere materie in dat vroege heelal meer remmend kon werken. Of wellicht is er de invloed van donkere energie, die in het hedendaagse heelal voor een extra versnelling zou kunnen zorgen. Maar is die donkere energie dan wel constant, zoals ze denken? Of toch niet? Riess en z’n team spreken van ‘Stronger Evidence for Physics Beyond ?CDM’ – zie ook de afbeelding hierboven met de uiteenlopende waarden voor de Hubble-constante.

Afijn, we zullen hier vast nog meer over horen. We sluiten af met een video over de zaak.

Hier het vakartikel van Riess et al over de meest recente waardebepaling van de Hubble-constante, te verschijnen in The Astrophysical Journal. Bron: Hubble.

References[+]

References
1 Cepheïden zijn pulserende veranderlijke sterren die genoemd zijn naar hun prototype, de ster Delta Cephei. Voor deze sterren is een exacte relatie tussen de periode (frequentie) van de intensiteitsverandering en de absolute helderheid ontdekt door Henrietta Leavitt (de periode-lichtkrachtrelatie). Op basis van die relatie kan hun afstand nauwkeurig worden bepaald en die afstand kan als indicator worden gebruikt voor afstandsbepalingen nog verder weg in het heelal.

Witte dwergen hebben magneetpoortjes

Artistieke impressie van het MV Lyrae-systeem in de fase dat de accretieschijf door de magnetische barrière gaat en uitbarstingen worden waargenomen. Credit: Helena Uthas

Astronomen hebben ontdekt dat het magneetveld van een witte dwerg een barrière vormt voor het opslurpen van massa van zijn begeleidende ster. Uit waarnemingen die vier jaar lang zijn gedaan met NASA’s Kepler-satelliet van de dubbelster MV Lyrae blijkt het magneetveld van de witte dwerg als een magnetische poort te fungeren. De astronomen, onder wie Caroline D’Angelo van de Universiteit Leiden en Paul Groot van de Radboud Universiteit, publiceren hun bevindingen deze week in Nature.

Witte dwergen zijn de nucleaire tijdbommen van het heelal. Deze overblijfselen van sterren kunnen ontploffen in gigantische supernovaexplosies, waarbij onder andere het grootste deel van het ijzer in het heelal wordt gemaakt. Om te kunnen ontploffen, moeten witte dwergen een massa zien te krijgen van ongeveer 140% van die van de zon. Dit `volvreten’ gebeurt met name in dubbelsterren, waarbij de witte dwerg via een schijf van gas massa opslurpt van een begeleidende ster.

Als het gas via de schijf naar binnen stroomt, wordt het gestopt door de barrière die het magneetveld van de witte dwerg opwerpt. Alleen als de druk van het verder instromende gas hoog genoeg wordt, gaat de poort open en valt er meer gas naar binnen. In de waarnemingen van de Kepler-satelliet is dit open- en dichtgaan van de magnetische poort te zien als een uitbarsting van licht, ongeveer elke twee uur.

“Het is als een verkeerd afgesteld poortje bij een treinstation,” licht coauteur Paul Groot toe. “Stel je voor dat mensen de gasdeeltjes zijn. Als het vrij rustig is gaat het poortje alleen open als er genoeg mensen staan te wachten. Het poortje gaat dan even open, om meteen weer te sluiten als ze erdoor zijn. Wordt de druk van de toestromende mensen te hoog, dan gaat het poortje kapot en kan iedereen zo doorlopen. Als de toeloop weer afneemt en onder een kritische waarde komt gaat het poortje weer beperkt open en dicht.”

Het model om de Kepler-waarnemingen te verklaren, is gemaakt door coauteur Caroline D’Angelo van de Universiteit Leiden. “Het is fantastisch om te zien dat ons model werkt in dit systeem met een witte dwerg. Eerder werd al vermoed dat het zou kloppen voor de zwaardere broertjes van de witte dwergen, de neutronensterren. En het lijkt zelfs ook te werken bij heel jonge sterren die nog aan het groeien zijn. Dit laat zien dat de natuurkunde achter deze gasschijven, en de interactie met magneetvelden, universeel is,” aldus D’Angelo. Bron: Astronomie.nl.

Witte dwerg teistert rode dwerg met mysterieuze straal

Artist’s impression van de exotische dubbelster AR Scorpii. Credit:
M. Garlick/University of Warwick/ESO

Astronomen hebben, met behulp van ESO’s Very Large Telescope en andere telescopen op de grond en in de ruimte, een nieuw soort exotische dubbelster ontdekt. In het AR Scorpii-stelsel jaagt een snel ronddraaiende witte dwergster elektronen aan tot bijna de snelheid van het licht. Deze zeer energierijke deeltjes produceren uitbarstingen van straling die de begeleidende rode dwergster teisteren. Hierdoor vertoont de dubbelster eens in de 1,97 minuten spectaculaire pulsen van straling op golflengten die uiteenlopen van ultraviolet tot radio. De onderzoeksresultaten worden op 28 juli 2016 gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

In mei 2015 ontdekte een groep van amateurastronomen uit Duitsland, België en het Verenigd Koninkrijk een stersysteem dat nog nooit eerder waargenomen gedrag vertoonde. Vervolgwaarnemingen onder leiding van de Universiteit van Warwick, waarbij tal van telescopen op aarde en in de ruimte zijn ingezet [1]De waarnemingen die ten grondslag liggen aan dit onderzoek zijn uitgevoerd met: ESO’s Very Large Telescope (VLT) op Cerro Paranal, Chili; de William Herschel en Isaac Newton Telescopen van de … Continue reading, hebben nu de ware aard ervan aan het licht gebracht.

AR Scorpii, of kortweg AR Sco, staat in het sterrenbeeld Schorpioen, op 380 lichtjaar van de aarde. Het object bestaat uit een snel ronddraaiende witte dwergster [2]Witte dwergen ontstaan laat in het leven van sterren die maximaal acht keer zoveel massa hebben als onze zon. Zodra de waterstoffusie in de kern van zo’n ster stilvalt, zwelt deze op tot een … Continue reading ter grootte van de aarde, maar met 200.000 keer zoveel massa, en een koele rode dwergster van ongeveer een derde zonsmassa [3]Deze rode dwerg is een zogeheten M-ster. Sterren van dit type vormen de grootste klasse in het Harvard-classificatiesysteem, dat sterren indeelt naar hun spectrale kenmerken. De spectrale sterklassen … Continue reading. De twee draaien met de regelmaat van een klok om elkaar, met een omlooptijd van 3,6 uur.

Dit dubbelstersysteem vertoont nogal woest gedrag. De sterk magnetische en snel ronddraaiende witte dwerg versnelt elektronen tot bijna de snelheid van het licht. Terwijl deze zeer energierijke deeltjes door de ruimte schieten, produceren ze een vuurtorenachtige bundel van straling die langs het oppervlak van de koele begeleidende ster zwiept. Hierdoor neemt de helderheid van het hele systeem om de 1,97 minuten spectaculair toe, om vervolgens weer af te zwakken. Deze krachtige pulsen spelen zich onder meer af op radiogolflengten, een soort straling die nog nooit eerder bij een wittedwergstelsel was waargenomen.

Hoofdonderzoeker Tom Marsh van de vakgroep astrofysica van de Universiteit van Warwick licht toe: ‘AR Scorpii is meer dan veertig jaar geleden ontdekt, maar zijn ware aard bleef onduidelijk totdat wij hem in 2015 begonnen waar te nemen. Al binnen enkele minuten beseften we dat we getuige waren van iets bijzonders.

De waargenomen eigenschappen van AR Sco zijn even uniek als raadselachtig. De straling over een breed frequentiebereik is kenmerkend voor de emissie van elektronen die door magnetische velden worden versneld. Voor die velden kan de snel ronddraaiende witte dwerg van AR Sco verantwoordelijk zijn. Maar volkomen onduidelijk is waar de elektronen nu precies vandaan komen – van de witte dwerg zelf of van zijn koelere begeleider.

AR Scorpii wordt al sinds het begin van jaren ’70 waargenomen. Vanwege zijn regelmatige helderheidsvariaties met een periode van 3,6 uur werd hij ten onrechte aangezien voor een eenzame veranderlijke ster [4]Een veranderlijke ster is een ster waarvan de helderheid, vanaf de aarde gezien, op en neer gaat. Zulke fluctuaties kunnen het gevolg zijn van veranderingen van de intrinsieke eigenschappen van de … Continue reading. De ontdekking van de ware oorzaak van die variabiliteit is te danken aan de gezamenlijke inspanningen van amateur- en beroepsastronomen. Vergelijkbaar pulseergedrag was al eerder waargenomen, maar dan bij neutronensterren, die tot de meest compacte objecten in het heelal behoren.

Boris Gá¤nsicke, mede-auteur van het nieuwe onderzoek en tevens van de Universiteit van Warwick, concludeert: ‘We kennen pulserende neutronensterren al bijna vijftig jaar, en sommige theorieën voorspelden dat witte dwergen vergelijkbaar gedrag zouden kunnen vertonen. Het is dan ook erg opwindend om nu eindelijk zo’n systeem te ontdekken, en het is fantastisch dat amateurastronomen en wetenschapsbeoefenaars op deze manier kunnen samenwerken.

Bron: European Southern Observatory

References[+]

References
1 De waarnemingen die ten grondslag liggen aan dit onderzoek zijn uitgevoerd met: ESO’s Very Large Telescope (VLT) op Cerro Paranal, Chili; de William Herschel en Isaac Newton Telescopen van de Isaac Newton Group of telescopes op het Canarische eiland La Palma; de Australia Telescope Compact Array van het Paul Wild Observatory in Narrabri, Australië; deHubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA; en de Swift-satelliet van NASA.
2 Witte dwergen ontstaan laat in het leven van sterren die maximaal acht keer zoveel massa hebben als onze zon. Zodra de waterstoffusie in de kern van zo’n ster stilvalt, zwelt deze op tot een zogeheten rode reus. Vervolgens blaast de ster zijn buitenste lagen van gas en stof de ruimte in, en trekt zijn kern sterk samen. Wat overblijft is een witte dwerg – een object ter grootte van de aarde, maar met een 200.000 keer zo grote dichtheid. Eén theelepel materie van een witte dwerg weegt ongeveer net zoveel als een olifant hier op aarde.
3 Deze rode dwerg is een zogeheten M-ster. Sterren van dit type vormen de grootste klasse in het Harvard-classificatiesysteem, dat sterren indeelt naar hun spectrale kenmerken. De spectrale sterklassen worden aangeduid met de hoofdletters OBAFGKM, een vreemde volgorde waar een gemakkelijk te onthouden ezelsbruggetje voor bestaat: ‘Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me’.
4 Een veranderlijke ster is een ster waarvan de helderheid, vanaf de aarde gezien, op en neer gaat. Zulke fluctuaties kunnen het gevolg zijn van veranderingen van de intrinsieke eigenschappen van de ster zelf. Zo vertonen sommige sterren een afwisseling van uitdijing en samentrekking. Maar ze kunnen ook ontstaan wanneer een ander object regelmatig voor de ster langs schuift. AR Scorpii werd aanvankelijk aangezien voor een enkelvoudige veranderlijke ster, maar blijkt dus tot de twee categorie te behoren.