Het restant van Kepler’s supernova. Credit: X-ray: NASA/CXC/NCSU/M.Burkey et al; Optical: DSS
De schijf in de kern van het restant van Kepler’s supernova. Credit: X-ray: NASA/CXC/NCSU/M.Burkey et al; Optical: DSS
Bron: Chandra.
References
| ↑1 | Het was de laatste supernova die met het blote oog in onze Melkweg is gezien. Er schijnt in sterrenstelsels zoals ons Melkwegstelsel één supernova per honderd jaar op te treden, dus het wordt de hoogste tijd dat we er weer eentje zien, nietwaar? |
|---|
Impressie van de witte dwerg RX J0648.0-4418 “Dizzy’ en de nabije ster HD 49798. Credit: Francesco Mereghetti, NASA, ESA and T.M. Brown
Officieel heet ‘ie RX J0648.0-4418, maar liefkozend wordt deze witte dwerg ook wel Dizzy genoemd. Dizzy is een heel bijzondere witte dwerg, want deze ster draait maar liefst één keer per 13,2 seconden om z’n as! Yep, één omwenteling per 13,2 seconden, da’s de hoogste rotatiesnelheid die ooit gemeten is bij een witte dwerg. Nummer twee in de categorie snelst roterende witte dwergen is AE Aquarii, die één ronde per 33 seconden maakt – ook snel, maar niet zóóó snel als Dizzy. Een ster als de zon zou bij die rotatie al lang uit elkaar gevlogen zijn, maar omdat de dichtheid van Dizzy zeer hoog is en z’n zwaartekracht aan het oppervlak meer dan een miljoen keer zo sterk is als die van de aarde kan Dizzy bij elkaar blijven. De dwergster is bijna 1,3 maal zo zwaar als de zon, een massa die gepropt is in een volume ter grootte van de aarde. De sterrenkundige Sandro Mereghetti (Institute of Astrophysics and Cosmic Physics in Milaan, Italië) denkt Dizzy z’n supersnelle rotatie te danken heeft aan de gewone ster die bij ‘m in de buurt staat, HD 49798. Deze hete ster begon een paar honderdduizend jaar geleden als een rode reus op te zwellen en toen begon er materie te stromen van de reus naar de witte dwerg. De hoek waaronder de materie naar Dizzy spiraliseerde was zodanig dat de rotatie van de witte dwerg erdoor werd versneld.
Mereghetti denkt dat de rotatie Dizzy en de voortdurende massatoevoer van HD 49798 ‘m uiteindelijk de das om zullen doen. Hoe dat einde er uit ziet hangt af van de samenstelling van Dizzy: als ‘ie net als de meeste andere dwergsterren uit een mix van zuurstof en koolstof bestaat dan zal ‘ie op een gegeven moment de kritische Limiet van Chandrasekhar bereiken – 1,38 keer de massa van de Zon – en zal de witte dwerg als een type Ia supernova exploderen, hetgeen ‘m vanaf de aarde gezien dan zo helder als de Volle Maan zal maken. Als ‘ie echter uit een mix van zuurstof en neon bestaat dan zou ‘ie na een minder heftige explosie als een type Ia supernova kunnen krimpen tot een zogenaamde milliseconde pulsar, een razendsnel roterende neutronenster. Vergeleken met dat soort kosmische vuurtorens is Dizzy een slome duikelaar, want een milliseconde pulsar zoals PSR J1311-3430 draait maar liefst 390 keer per seconde om zijn as. 😯 Afwachten voor welk einde Dizzy uiteindelijk kiest. Hier het wetenschappelijk artikel waarin Mereghetti de waarnemingen aan en de theorieën over Dizzy beschrijft. Bron: New Scientist.
Hypothetische witte dwerg-planeet. Credit: David A. Aguilar (CfA)
Zelfs stervende sterren zouden planeten met leven kunnen ondersteunen. Als dit leven bestaat, dan zouden we het binnen tien jaar kunnen detecteren. Dit bemoedigende resultaat is gebaseerd op een theoretische studie van aarde-achtige planeten in een omloopbaan rond witte dwergsterren. Onderzoekers hebben ontdekt dat zuurstof veel gemakkelijker gedetecteerd kan worden bij een witte dwerg-planeet dan bij een planeet in een omloopbaan rond een andere ster. Als een ster zoals de zon sterft, worden de buitenlagen weggeblazen, waardoor de hete kern overblijft: een witte dwerg. Een normale witte dwerg is ongeveer even groot als de aarde, en koelt langzaam af, om uiteindelijk te vervagen. Een witte dwerg kan echter nog vele miljarden jaren relatief warm blijven.Aangezien een witte dwerg veel kleiner en lichtzwakker is dan de zon, zou een planeet veel dichterbij moeten staan om vloeibaar water aan het oppervlak mogelijk te maken. Een leefbare planeet zou dan iedere 10 uur rond de witte dwerg moeten draaien, op een afstand van zo’n anderhalf miljoen kilometer (ongeveer 5 keer de afstand tussen de aarde en de maan).
Vergelijking tussen een witte dwerg en de aarde. Credit: ohio-state.edu
Voordat een ster een witte dwerg wordt, gaat deze eerst door een fase waarin de ster juist veel groter wordt (een rode reus). Nabije planeten worden dan geheel verzwolgen en vernietigd. Vandaar dat een planeet in de leefbare zone gearriveerd moet zijn nádat de ster een witte dwerg is geworden. Dit kan op twee manieren: een planeet kan zich vormen uit de afgestoten buitenlagen van de ster (waarmee het een planeet van de tweede generatie is), maar kan ook naar binnen gemigreerd zijn. Als planeten bestaan in de leefbare zone van een witte dwerg, dan moeten we ze eerst ontdekken voordat we ze kunnen bestuderen. Witte dwergen zijn vaak rijk aan zware elementen aan hun oppervlak, hetgeen suggereert dat een flink deel van de witte dwergen rotsachtige planeten herbergen. De onderzoekers hebben berekend dat een zoektocht naar leefbare planeten bij 500 nabije witte dwergen waarschijnlijk één of twee resultaten zal opleveren.
Rond witte dwergen zou een tweede ronde van planeetvorming kunnen plaatsvinden. Credit: Mark A. Garlick /space-art.co.uk/University of Warwick
De beste methode om dergelijke planeten te vinden is middels een transit (overgang), waarbij de planeet voor de moederster langstrekt, waardoor een deel van het sterlicht geblokkeerd wordt. Aangezien een witte dwerg weinig groter is dan de aarde, zal een aarde-achtige planeet een groot deel van het sterlicht kunnen blokkeren en dus een duidelijk signaal kunnen produceren. Belangrijker nog: we kunnen de atmosferen van overgangsplaneten bestuderen. Als het licht van een witte dwerg door de atmosfeer van een planeet reist, dan zal deze atmosfeer een deel van het sterlicht absorberen. Dit resulteert in een chemische vingerafdruk, waaruit kan worden afgeleid of de atmosfeer waterdamp of zuurstof bevat.De James Webb Space Telescope, die over een jaar of zes gelanceerd zal worden, zou in staat moeten zijn om de atmosferische samenstelling van exoplaneten behoorlijk precies te bepalen. De onderzoekers hebben een synthetisch spectrum gemaakt, waarmee gesimuleerd is wat de JWST zou zien als het een witte dwerg-planeet zou bestuderen. Hieruit blijkt dat zowel zuurstof en water gedetecteerd kunnen worden na een observatietijd van slechts een uur of drie. Recent onderzoek heeft uitgewezen dat de dichtstbijzijnde leefbare planeet waarschijnlijk rond een rode dwergster draait. Aangezien een rode dwerg weliswaar veel kleiner en zwakker is dan de zon, maar nog altijd veel groter en helderder dan een witte dwerg, is het bestuderen van de atmosfeer van een rode dwerg-planeet toch nog best lastig. De JWST zou dan honderden observatie-uren nodig hebben om de atmosferische samenstelling te achterhalen. Vandaar dat de dichtstbijzijnde leefbare planeet die we als dusdanig kunnen herkennen, waarschijnlijk rond een witte dwerg zal draaien.
De James Webb Space Telescope. Credit: NASA
Sirius A en z’n begeleider Sirius B, welke een witte dwerg is. Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)
Op 11 november 2011 werd door diverse instrumenten op aarde én in de ruimte een kortstondige röntgenuitbarsting waargenomen in de Kleine Magelhaense Wolk, een begeleidend dwergstelsel van onze Melkweg, zo’n 160.000 tot 200.000 lichtjaar van ons vandaan. Vanwege die datum kreeg het object de naam XRF111111, hoewel hij ook te boek staat als MAXI J0158-744. De hoeveelheid röntgenstraling was zo groot dat men gelijk dacht aan een uitbarsting van een zwart gat, wiens omringende accretieschijf af en toe van die opwellingen heeft. Maar vervolgonderzoek aan XRF111111 door een drietal sterrenkundigen van de Universiteit van Southampton, te weten Phil Charles, Malcolm Coe en Liz Bartlett, laat echter zien dat het niet om een zwart gat gaat, maar om een witte dwerg. Optische waarnemingen verricht in Zuid-Afrika en Chili laten zien dat die dwergster, die ongeveer de massa van de zon heeft en die feitelijk ook het voorland van onze eigen zon is, in de buurt staat van een hete ster van spectraalklasse B, die tien keer zo zwaar als de zon is. Beiden lijken wat dat betreft op het Sirius-systeem, dat uit een hete ster van spectraalklasse A bestaat – de helderste ster een de hemel – en z’n begeleider, Sirius B, die een witte dwerg is (zie afbeelding). Er moet bij XRF111111 materiaal zijn gestroomd vanuit de B-ster naar de witte dwerg en toen die op een gegeven moment een zogenaamde ‘runaway thermonucleaire verbranding’ meemaakte explodeerde een schil van de witte dwerg en werd het een nova. Die was op zich niet zo bijzonder en zou ook niet hebben geleid tot een röntgenuitbarsting. Maar wat er vervolgens gebeurde was wel opmerkelijk: de uitgestoten schil van de dwerg kwam in botsing met de hete sterrenwind die door de B-ster wordt uitgezonden. En dát veroorzaakte de röntgenuitbarsting, die onder andere door apparatuur aan boord van het internationale ruimtestation ISS op de elfde van de elfde in 2011 werd waargenomen en dat in eerste instantie voor een uitbarsting van een zwart gat werd gezien. Kennelijk zijn witte dwergen met zo’n begeleider in staat ons voor de gek te houden. Bron: Science Daily.
Credit: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics
Prof. dr. C de Jager heeft een presentatie op z’n website gezet over Lucy, die voor iedereen te bekijken is. Lucy – alias V886 Cen alias BPM 37093 alias GJ 2095 alias LFT 931 alias LHS 2594 alias LTT 4816, WD 1236-495, nee niet gelogen – is een witte dwerg, die blijkt te bestaan uit gekristalliseerd koolstof, zeg maar diamant. Hier is de presentatie, 45 sheets lang:
SN2011fe in M101. Credit: B. J. Fulton.
Sterrenkundigen van de Universityeit van Ohio zijn er met behulp van het Multi-Object Double Spectrograph (MODS) instrument, verbonden aan ’s werelds grootste verrekijker, de Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona, in geslaagd om van een bepaald soort supernova te ontdekken hoe deze ontstaan is. Het gaat om de supernova die op 24 augustus 2011 werd ontdekt in het sterrenstelsel M101 in het sterrenbeeld Grote Beer en die niet alleen door professionele sterrenkundigen, maar ook door amateurs werd waargenomen. Die supernova kreeg het catalogusnummer SN2011fe en het is een zogenaamd type Ia supernova, een type dat wordt gebruikt voor lange afstandsmeting in het heelal en waarmee de sterrenkundigen in 1998 ontdekten dat het heelal versneld uitdijt – een ontdekking waarvoor drie van hen in 2011 de Nobelprijs voor de Natuurkunde ontvingen. Jarenlang tobben de sterrenkundigen met de vraag wat de exacte bron van dit type supernova is. Men weet dat er in ieder geval een witte dwerg aan te pas komt, die door een compagnon gevoed wordt met materie en die op een gegeven moment zwaarder wordt dan de zogenaamde Limiet van Chandrasekhar, 1,44 keer de massa van de zon. Komt de massa van de witte dwerg daar boven, dan ontstaat een thermonucleaire reactie en explodeert de witte dwerg volledig. Het raadsel betrof de identiteit van de compagnon: is dat een reuzenster, een op de zon lijkende ster, een andere witte dwerg? Door met MODS naar de chemische samenstelling in het licht van SN2011fe te kijken kon die identiteit worden achterhaald: het blijkt te gaan om een andere witte dwerg. Of die twee dwergen tegen elkaar gebotst zijn of dat de ene dwerg materiaal aanzoog van de andere dwerg is nog niet bekend. Meer info hierover vind je in dit wetenschappelijke artikel.
Bron: Science Daily.
Het restant van SN 1006, waargenomen met de Hubble ruimtetelescoop. Credit: ESA/NASA
Op 30 april of 1 mei 1006, duizend jaar geleden dus, verscheen in het sterrenbeeld Lupus (Wolf) de helderste supernova uit de tijd van de beschreven geschiedenis. Beschrijvingen ervan zijn teruggevonden in Zwitserse, Iraakse, Chinese, Japanse en Egyptische kronieken [1]Zo is er de beschrijving van de Egyptische astroloog Ali bin Ridwan, die in zijn commentaar op Ptolemeus’ Tetrabiblos schreef dat er een object verscheen dat 2,5 tot 3 keer zo groot was als … Continue reading. Sterrenkundigen van de Universiteit van Barcelona denken dat deze supernova van type Ia moet zijn geweest en dat twee botsende witte dwergen de oorzaak waren. De supernova van 1006 – kortweg SN 1006 genoemd – vond 7000 lichtjaar van de aarde plaats en onderzoek van de omgeving van waar de explosie plaatsvond laat zien dat een gewone stellaire begeleider van een witte dwerg moet worden uitgesloten. Een ster die bij de witte dwerg stond zou in die omgeving sporen hebben nagelaten (apart van het supernova-restant, dat je in de afbeelding hiernaast ziet), maar die zijn niet gevonden. Twee botsende witte dwergen die samen zwaarder worden dan de kritische massa van 1,44 zonmassa – de beroemde Limiet van Chandrasekhar – zouden de supernova van 1006 beter verklaren. Die verklaring sluit goed aan bij recente studies, die uitwijzen dat type Ia supernova maar twee oorzaken kunnen hebben, namelijk een witte dwerg die een thermonucleaire explosie ondergaat door massatoevoer van een gewone ster of door de botsing met een andere witte dwerg. Bron: Science Daily.
References
| ↑1 | Zo is er de beschrijving van de Egyptische astroloog Ali bin Ridwan, die in zijn commentaar op Ptolemeus’ Tetrabiblos schreef dat er een object verscheen dat 2,5 tot 3 keer zo groot was als Venus en een kwart de helderheid van de Maan had. Sommige bronnen zeggen dat de heldere verschijning schaduwen wierp en dat sommige mensen bij het licht ervan ’s nachts een manuscript konden lezen. Astronomen die zich met historische gebeurtenissen bezighouden schatten de maximale helderheid van SN 1006, zoals de supernova wordt genoemd, op -6,5 tot -9m. |
|---|
Dat blauwe stipje in het centrale sterrenstelsel is PTF 11kx. Credit: BJ Fulton, Las Cumbres Observatory Global Telescope Network
De sterrenkundigen hebben er heel lang op moeten wachten, maar het lijkt er op dat ze er nu eindelijk in geslaagd zijn: om het sterysteem te identificeren, dat verantwoordelijk is voor een type Ia supernova. Het gaat om de supernova die op 16 januari 2011 ontdekt werd met de Palomar Transient Factory (PTF) – een internationale samenwerking die gericht is op de ontdekking en bestudering van supernovae – en die plaatsvond in een sterrenstelsel 600 miljoen lichtjaar verderop in het sterrenbeeld Lynx: PTF 11kx. Van alle type Ia supernovae weet men dat ze ontstaan als een witte dwergster massa aangeleverd krijgt van een nabije ster en dat de massa van de dwergster op een gegeven moment een kritische grens overschrijdt – de beroemde limiet van Chandrasekhar, pakweg 1,44 keer de massa van de zon – en dan compleet uit elkaar knalt. Grote vraag die de sterrenkundigen zich al decennia lang stellen: wat is het karakter van die andere ster? Is dat een superreus, een reus, een zonachtige ster, een andere dwerg? Voor het geval van PTF 11kx is het antwoord nu gegeven: het moet om een rode reus gaan, die via massa-overdracht de compacte dwergster te zwaar liet worden. Dat is het resultaat van spectroscopisch onderzoek dat men na de ontdekking van PFT 11kx heeft gedaan en dat liet zien dat er een absurde hoeveelheid calcium in het hete, uitdijende gas van de supernova zat. Dat calcium nam langzaam in hoeveelheid af, maar 58 dagen na de ontdekking vond een opleving plaats. Reconstructie van alle gegevens maakte Peter Nugent (Lawrence Berkeley National Laboratory) en z’n collegae duidelijk dat er sprake moest zijn van een rode reusster. Eerder onderzoek aan andere type Ia supernovae had laten zien dat er in die gevallen géén sprake was van de aanwezigheid van (super-)reuzen, maar van andere dwergsterren. En nu dus een exemplaar waarin dat wél het geval is, mmmmmm…. dat lijkt nogal tegenstrijdig. Maar de oplossing is simpel: beiden kunnen, zowel de reuzen als dwergen. Hieronder is een video over supernova PTF 11kx.
Die opleving van supernova PTF 11kx na 58 dagen voedt overigens de speculatie dat er een verband zou bestaan tussen dit type supernovae en nova. In ons eigen Melkwegstelsel bevindt zich een zogenaamde recurrente nova, RS Ophiuchi geheten. Het is een witte dwerg die af en toe een uitbarsting heeft, de laatste keer in 2006. Tussen deze nova en PTF 11kx zijn diverse gelijkenissen, die een verband doen vermoeden. Meer info over deze vondst vind je in dit wetenschappelijke artikel. Bron: LBL.
Credit: X-ray: NASA/CXC/Rutgers/K.Eriksen et al.; Optical: DSS
Al jaren woedt er een strijd welk model de juiste is voor de zogenaamde type Ia supernovae, een klasse van exploderende sterren die gebruikt wordt als afstandsindicator voor verre afstanden in het heelal. In alle modellen gaat het om een witte dwerg, die materiaal aangeleverd krijgt van een compagnon en daardoor een massa krijgt boven de zogenaamde Limiet van Chandrasekhar (1,44 zonmassa), zodat een thermonucleaire explosie ontstaat en de gehele ster uiteengerukt wordt. In het single-degenerate model is die compagnon een gewone ster, in het double-degenerate model is sprake van een tweede witte dwerg, die op een gegeven moment botst en samensmelt met z’n collega-dwerg. De laatste tijd was vooral het laatste model populair, met name omdat recente waarnemingen lieten zien dat die compagnon geen reus of superreus kan zijn. Maar als echte kosmische polder-c0mpromiszoekers hebben Ryan Foley (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) en z’n collegae door studie aan 23 type Ia supernovae laten zien dat beide modellen juist zijn. Foley en z’n maatjes bestudeerden het gas rondom de supernovae en ontdekten dat het gas eigenschappen heeft die bij beide modellen passen. Hoe dat precies zit wordt in dit wetenschappelijke artikel uitgelegd. Bron: CfA.
Impressie van een door stof omgeven witte dwerg, stof dat restant van een exoplaneet is. Credit: © Mark A. Garlick / space-art.co.uk / University of Warwick
D’r wordt wat afgepeuzeld in het heelal. Sterrenkundigen van de Universiteit van Warwick hebben vier witte dwergen waargenomen, die omgeven zijn door stof, dat overgebleven is van wat ooit exoplaneten moeten zijn geweest, die erg veel op de aarde moeten hebben geleken. Witte dwergen zijn sterren die de laatste stadia vormen van sterren zoals de zon. De sterrenkundigen ontdekten dat de vier dwergsterren omgeven zijn door stof, waar vier elementen het meest aanwezig waren: zuurstof, magnesium, ijzer en silicium, welke bij bij elkaar 93% van de aarde vormen. Ook zag men een lage hoeveelheid koolstof rondom de witte dwergen, hetgeen een belangrijke aanwijzing is dat er ooit minstens één aardachtige planeet om de witte dwerg moet hebben gedraaid. De atmosfeer van de witte dwergen zelf bestaat voornamelijk uit waterstof en helium. Stof bestaande uit de vier zwaardere elementen dat te dicht bij de ster komt worden ingevangen door diens sterke gravitatieveld en met een tempo van ongeveer 1 miljoen kg per seconde moet dat stof neer regenen op de dwerg. Eén van de vier dwergen is PG0843+516, in wiens omringende stofwolk naast genoemde elementen ook zwavel en nikkel voorkomt. Die moet echt heel kort geleden de aardachtige exoplaneet die in z’n buurt was hebben opgevreten. Kosmisch kannibalisme, letterlijk en figuurlijk. Meer info over de ontdekking in dit wetenschappelijke artikel, welke binnenkort zal worden gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: RAS.
