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.

Creatie van Sterrenstof op Aarde met de ‘Z Machine’

Astrofysica is met name een wetenschap van observatie, niet zozeer van experimenten. Het is lastig testen uitvoeren m.b.t. hemellichamen die zich op honderden lichtjaren afstand bevinden. Toch is dat datgene  waar de Universiteit van Texas, met een 7 miljoen dollar kostend project,  zich de komende tijd mee bezig gaat houden.  Lees verder

Polynesiërs, (ster)navigatie en de exploratie van de Stille Oceaan

Polynesiërs streefden volgens deskundigen naar doelgerichte exploratie van de Stille Oceaan. Gebruikmakend van hun kennis van de sterren en de winden, stromingen en vogeltrek verkenden deze bedreven zeevaarders gaandeweg de eilanden in de Stille Oceaan.  Bij TedX verscheen er onlangs een leuke presentatie. Lees verder

Schenk een telescoop: ‘Sterren Schitteren voor Iedereen’ heeft jullie steun hard nodig

Credit: SSVI

Hieronder een bericht van de organisatie en vrijwilligers van ‘sterren schitteren voor iedereen‘ en ‘Scienc4Girls‘ over het project ‘Schenk een telescoop’, dat ik op verzoek van mijn Belgische vriend Jean-Pierre Grootaerd hier graag plaats.

De Kersttijd komt er weer aan. Onze organisatie en vrijwilligers van ‘sterren schitteren voor iedereen’ en ‘Scienc4Girls’ bereiden die alvast voor. Wij verzamelen fondsen om aan scholen en instellingen van onze doelgroep  overal op deze wereld een telescoop te schenken indien zij niet over de nodige financiële middelen beschikken.

Wij beseffen met zijn allen dat er veel kinderen en jonge mensen zijn die niet de kans hebben om kennis te maken met de sterrenkunde. Ter ondersteuning schaarden heel wat bekende mensen zich achter deze projecten, waaronder astronauten, topwetenschappers, alsook weermensen Frank Deboosere, Jill Peeters, Eva Clockaerts, Sabine Hagedoren en vele anderen. Educatie draagt bij tot een betere wereld, en dat is toch ons aller doel.

130 euro per telescoop is niet zo heel veel…. maar wie 130 euro doneert (ook firma’s) krijgen de naam aan de telescoop en het land van donatie op de website. Het spreekt vanzelf dat kleinere bedragen even hard welkom zijn. U kunt dit mooie initiatief steunen door een gift over te maken op IBAN BE857360 1280 7906, bic code KREDBEBB t.n.v. Volkssterrenwacht Armand Pien, Rozier 44, 9000 Gent (B).

Helpt u ook met het verspreiden van dit bericht? “Het Laatste Nieuws” werkt alvast mee, want ‘Professor Pi’ zal deze oproep verspreiden in zijn column van 16 december. Frank Deboosere verwoordt het dan weer zo:

Lezers van de Astroblogs: doneer ook voor deze actie, die ik van harte steun. Bron: SSVI.

Hoeveel sterren zijn er in het heelal?

Hoeveel sterren zijn er in het zichtbare deel van het heelal, hoeveel ´zandkorrels´ zijn er in de enorme kosmische oceaan? Interessante vraag, nietwaar? Joe Hanson gaat er in de volgende video op in:

Eh… over sterren gesproken: ik ga zo meteen naar de Nationale Sterrenkijkdagen bij Chr. Huygens in Papendrecht. Bron: It’s Okay to be Smart.

De Melkweg deint

De afbeelding toont een doorsnede van de Melkweg op de positie van onze zon. De kleur geeft de snelheid aan van de sterren in de richting van het galactisch vlak zoals die zijn waargenomen met RAVE. De pijlen geven de bewegingsrichting van de sterren aan. Credit: AIP

Een internationaal team van astronomen, onder wie Amina Helmi van de Rijksuniversiteit Groningen, heeft ontdekt dat de Melkweg een golfbeweging maakt. Het team heeft voor deze ontdekking gebruik gemaakt van het RAdial Velocity Experiment (RAVE) dat een half miljoen sterren rond de zon in kaart heeft gebracht. Uit het onderzoek blijkt dat de Melkweg – buiten de bekende rotatie rond het galactisch centrum – loodrecht op het galactisch vlak beweegt. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. De astronomen brachten de snelheden in kaart van sterren in een driedimensionale regio rond de zon, die een gebied beslaat met een straal van 6500 lichtjaar, en tot een kwart van de afstand tot het Melkwegcentrum reikt. Het team gebruikte een klasse van rode reuzensterren (zogeheten ‘red clumpsterren’), die bijna allemaal even helder zijn, waardoor het het mogelijk is om de afstand tot deze sterren vast te stellen. De snelheden die zijn bepaald met RAVE werden gecombineerd met gegevens van andere surveys, waardoor met een ongekend groot aantal red clumpsterren driedimensionale snelheden in een groot gebied rond de zon konden worden bestudeerd.Uit de analyse blijkt dat de Melkweg niet alleen rond zijn centrum draait, maar ook kleine golvende of zuigende bewegingen maakt. Ons sterrenstelsel gedraagt zich als een enorme vlag die wappert langs het galactisch vlak. Het chaotische golfpatroon ontstaat door krachten uit verschillende richtingen. De bron van de krachten is nog niet bekend. Mogelijk veroorzaken de spiraalarmen de golfbewegingen, maar een andere verklaring zou kunnen zijn dat een klein melkwegstelsel door het onze beweegt. De driedimensionale bewegingspatronen vertonen ingewikkelde structuren. De opwaartse en neerwaartse snelheden laten een golfachtige beweging zien, met sterren die naar binnen en naar buiten worden geslingerd. “Vroeger dachten we dat de Melkweg een stabiel en tijdonafhankelijk systeem was, maar nu zien we dat er processen gaande zijn die we nog niet zo goed begrijpen, en die leiden tot deze complexe patronen die we niet hadden verwacht”, zegt Helmi. “We willen de driedimensionale modellen van de Melkweg nu verder verfijnen om de snelheidsverdeling van sterren in de Melkweg werkelijk te kunnen doorgronden.” Bron: Astronomie.nl.

Allereerste sterren toch niet zo extreem zwaar als gedacht

Simulatie van de vorming van de allereerste sterren. credit: NASA/JPL-Caltech/Kyoto Univ.

Wekenlange computersimulaties hebben aan het licht gebracht dat de allereerste sterren in het heelal, die enkele honderden miljoenen jaren na de oerknal verschenen, toch niet zo extreem zwaar waren als men eerst dacht. Van die sterren werd tot voor kort verondersteld dat ze waren ontstaan uit de wolken van de lichtste elementen waterstof en helium, die enkele minuten na de oerknal door de zogenaamde nucleosynthese waren gevormd, en dat die sterren wel honderden keren zo zwaar als de zon moesten zijn geweest. De reden voor die veronderstelling was de afwezigheid van elementen zwaarder dan helium, door de sterrenkundigen ‘metalen’ genoemd. Bij de vorming van ‘hedendaagse’ sterren zorgen metalen er voor dat de onder invloed van de zwaartekracht in elkaar stortende wolken van waterstof en helium niet te heet worden en daardoor nog verder krimpen. Interstellaire gas- en stofwolken die te heet zijn gaan weer expanderen en dat verhinderd de stervorming. In de vroegste perioden van het heelal waren er nog geen metalen, zoals onlangs nog in enkele ‘oerwolken’ werd geconstateerd, en de grootte van de in elkaar stortende wolken van waterstof en helium moest dat gebrek aan metalen compenseren, met sterren tot een massa van wel duizend zonmassa’s als resultaat. De uitgevoerde simulaties van de vorming van de eerste sterren door een team onder leiding van Takashi Hosokawa laat zien dat de omgeving van die sterren op een gegeven moment verhit wordt tot een temperatuur van 50.000 Kelvin – da’s 8,5 keer de oppervlaktetemperatuur van de zon – en dat dan de ineenstorting abrupt stopt, de verdere  groei van de ster verhinderend. De sterren blijken niet meer dan enkele tientallen keer zo zwaar als de zon te worden. Na een kort en intensief leven eindigen ze als een supernova, waarbij ze hun buitenlagen wegblazen. Speurtochten naar supernovae van extreem zware ‘progenitors’ hadden tot nu toe geen resultaat opgeleverd, maar nu blijkt ook waarom: die progenitors – de voorlopers van de sterren die als supernova uit elkaar knallen – zijn er helemaal niet geweest. Bron: NASA.

 

Wat dacht je hier van: een ster met spiraalarmen

Credit: NAOJ/Subaru.

 

Dat de uit miljarden sterren bestaande sterrenstelsels spiraalarmen kunnen hebben weten we al een paar honderd jaar, sinds we er met telescopen naar kijken. Maar dat ook sterren spiraalarmen kunnen hebben is nieuw en het is nu voor het eerst aangetoond bij de ster SAO 206462, 400 lichtjaren van ons verwijderd in het sterrenbeeld Wolf (Lupus). Met het HiCIAO instrument van de Japanse Subaru 8,2m telescoop op Hawaï keken ze naar de stofschijf rondom die ster en dat leverde bijgaande foto op, waarin je duidelijk een spiraalstructuur kunt onderscheiden. Die schijf is 22 miljard km in doorsnede, twee keer zo groot als de baan van de dwergplaneet Pluto om de zon. Vermoed wordt dat de spiraalarmen ontstaan door turbulenties in de om de ster draaiende stofschijf en dat er sprake is van planeetvorming. In dit geval zouden twee planeten aan het ontstaan zijn, ieder aan een kant van SAO 206462. Een grote versie van de foto hierboven is hier verkrijgbaar. Op de foto is overigens het licht van de ster zelf afgedekt, want anders zou de stofschijf overbelicht zijn. Hieronder nog een video over deze bijzondere ontdekking:

Bron: NASA.

Je moet er maar op komen

Credit: Christopher Hibbert

Kijk eens goed naar de foto hierboven. Gemaakt door de Franse fotograaf Christopher Hibbert. Ja, die strepen van sterren die kennen we wel, dat krijg je als de camera een poos open staat en de sterren hun gewone loop aan de hemel – schijnbaar draaiend om de poolster – afleggen. Maar wat zijn die figuren daaronder, met software ingetekend? Nee, niks gephotoshopt. Hibbert heeft ze er ‘live’ ingetekend. Dat wil zeggen dat toen de camera open stond hij met een zaklantaarn het veld inliep en die figuren zwaaiend en bewegend heeft getekend. Hoe kom je op het idee, schitterend toch? Bron: Bad Astronomy.

Sterkernen kunnen mogelijk wormgaten bevatten

Credit: AlexAntropov86/Pixabay.

Even een blog uit de categorie Bizarre-Ideeën-Ontsproten-Aan-Stoffige-Studeerkamergeleerden. Een viertal stoffige studeerkamergeleerden onder leiding van Vladimir Dzhunushaliev (Euraziatische Nationale Universiteit van Kazachstan) denkt dat het best zou kunnen dat zich in de kern van sommige sterren een zogenaamd wormgat bevindt. Dat is een object, dat net zoals zwarte gaten, de uitkomst is van de vergelijkingen van de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein. Ze zouden een soort tunnel zijn in de ruimtetijd tussen verschillende plekken en tijden in het heelal. Favoriet vervoersmiddel in menig sciencefictionfilm. Zo’n uitkomst hoeft natuurlijk niet te betekenen dat ze ook echt bestaan. Van zwarte gaten weten we zeker dat ze bestaan, maar van wormgaten is dat allerminst het geval. Dzhunushaliev en Co denken echter dat wormgaten kunnen bestaan in de centra van exotische objecten als neutronensterren én in gewone sterren. Voor een buitenstaander, zeg een argeloze waarnemer op aarde, zou zo’n ster er precies hetzelfde uitzien als een wormgatloze ster. Maar de Kazachstanen denken dat er een mogelijkheid bestaat de sterren met een wormgat te onderscheiden van de andere sterren. Wormgaten komen namelijk altijd als paren voor en tussen de twee uiteinden kan materie en energie heen en weer schieten. Zij denken daarom dat de sterren op de een of andere manier zullen oscilleren, krimpen en uitzetten. Hoe dat precies gaat weten ze nog niet, maar daar zullen ze binnenkort vast een rekensessie in hun stoffige studeerkamer voor gaan houden. Voor de liefhebbers van hardcore science-junkfood is hier het wetenschappelijke artikel van Dzhunushaliev et al. Bron: Technology Review