Een afbeelding van een kunstenaar van een witte dwerg die langs een rode dwergster loopt. Terwijl de witte dwerg voorbij zijn grotere metgezel komt, buigt hij en vergroot het licht van de achtergrondster.
(Afbeelding: © NASA / JPL-Caltech)
Wetenschappers hebben een ongelooflijk rare, 'onmogelijke' gezien witte dwergster in een ontdekking die suggereert dat deze objecten zelfs vaker voorkomen dan vermoed - of dat er iets vreemds aan de hand is.
Witte dwergen zijn stellaire kernen achtergelaten door sterren zoals onze zon. Als deze sterren geen brandstof meer hebben, verliezen ze hun buitenste lagen en laten ze een kern achter die gedurende miljarden jaren afkoelt. De massa van de witte dwerg is gebaseerd op die van de oorspronkelijke ster, die op zijn beurt zijn leeftijd weerspiegelt.
Die relaties betekenen dat onderzoekers de massa van een witte dwerg kunnen gebruiken om de leeftijd te berekenen. En in het afgelopen decennium hebben astronomen ongeveer 100 witte dwergen ontdekt met een massa die zo laag is dat ze ouder lijken dan de 14,8 miljard jaar oud universum.
Tot dusver hebben astronomen dat raadsel aangepakt door te constateren dat bijna al deze objecten optreden met een begeleidende ster dat kan een deel van de massa van de witte dwerg overhevelen, waardoor het ouder lijkt dan het in werkelijkheid is. Maar een heel klein handjevol van deze extreem lage massa witte dwergen heeft geen metgezellen voor hun verandering in massa, wat de vraag oproept hoe deze objecten kunnen bestaan.
In nieuw onderzoek beschrijven wetenschappers het vinden van een extreem lage massa witte dwerg die wel een metgezel heeft, maar die ster is ver genoeg verwijderd om de massa van de witte dwerg niet te kunnen stelen. Omdat de kans om zo'n paar te spotten met het instrument dat wetenschappers gebruiken zo klein is, zou de ontdekking kunnen betekenen dat 'onmogelijke' witte dwergen veel vaker voorkomen dan eerder werd gedacht.
"Deze bevinding suggereert dat er iets ontbreekt in ons huidige begrip van witte dwergvorming met lage massa en / of binaire interacties," vertelde Kento Masuda, hoofdauteur van een nieuw artikel, het onderzoek en een astronoom aan de Princeton University, vertelde Space.com door e-mail.
Een witte dwergpuzzel
Masuda en zijn collega's gebruikten gegevens die waren verzameld door NASA's beroemde planeetjachtinstrument, de Kepler-ruimtetelescoop. Wetenschappers hebben duizenden planeten en exoplaneet-kandidaten gevonden in de gegevens die Kepler verzamelde tijdens zijn negenjarige primaire en uitgebreide missie. Het instrument ziet planeten als ritmische dalingen in de helderheid van een ster. Het dimmen wordt veroorzaakt doordat de planeet tussen de ster en Kepler glijdt, een doorgang genoemd.
Maar de ruimtetelescoop heeft ook een schat aan astronomische ontdekkingen opgeleverd. Vorig jaar merkten Masuda en zijn collega's op dat de G-type ster KIC 8145411 regelmatig oplichtte, een ongebruikelijke omkering van doorvoersituaties. Als een paar cirkelende sterren op één lijn staat met de aarde, zal hun licht veranderen als de ene ster voorbij de andere gaat. Meestal dimt het licht, omdat het totale licht van het systeem wordt verminderd terwijl één ster aan de achterkant verdwijnt.
Als een van de sterren echter compact genoeg is, zoals een witte dwerg, kan hij het licht van zijn begeleidende ster buigen wanneer hij ervoor passeert, fungeert als een lens om het oppervlak van de minder dichte ster te vergroten. Dit fenomeen, dat zelf microlensing wordt genoemd wanneer het in een binair getal voorkomt, zou tot helderheidspulsen leiden.
Zelflenssystemen worden al geruime tijd voorspeld, maar wetenschappers konden zo'n paar pas ontdekken als Kepler in de loop van de tijd duizenden sterrenstelsels tegelijk kon bestuderen. Het eerste dergelijke systeem werd ontdekt in 2014; sindsdien zijn er nog vier gevonden, waaronder KIC 8145411.
Maar de echte verrassing kwam toen Masuda en zijn collega's de Subaru-telescoop in Hawaï en de 1,5-meter telescoop in het Fred Lawrence Whipple Observatory in Arizona op het nieuwe systeem draaiden.
Hun vervolgwaarnemingen toonden aan dat de witte dwerg ongeveer een vijfde van de massa van onze zon was, ruim binnen de klasse van witte dwergen met een extreem lage massa. Maar tot verbazing van de wetenschappers draaide de metgezelster te ver van de witte dwerg om zijn massa te kunnen vijlen. Iets anders moet verantwoordelijk zijn voor zo'n lage schijnbare leeftijd voor de witte dwerg, concludeerden de wetenschappers.
De grote wending
Het is mogelijk, voegde ze eraan toe, dat de witte dwerg toch geen witte dwerg is. De wetenschappers konden alleen de massa van het object bepalen en dat het relatief klein is; het team heeft geen vaste grootteschatting. Die onzekerheid betekent dat het objectief van de ster in feite een grotere dichtheid zou kunnen hebben zwart gat of neutronenster die dezelfde massa in minder ruimte verpakt. Er zijn echter twee argumenten tegen een meer exotische oorsprong voor het kleine object.
Ten eerste komen witte dwergen veel vaker voor dan zwarte gaten of neutronensterren, waardoor ze statistisch gezien waarschijnlijk de mysterieuze metgezel zijn. Misschien nog verontrustender is dat astrofysici geen goede verklaring hebben voor hoe zo'n neutrale ster of zwart gat met een lage massa zou kunnen ontstaan, zei Masuda, en ze hebben ook geen kleine voorbeelden gezien, in tegenstelling tot witte dwergen met extreem lage massa.
'Ik geef toe dat dit argument misschien niet helemaal overtuigend is, aangezien we toch geen goede verklaring hebben voor hoe deze witte dwerg is ontstaan', zei hij.
Als KIC 8145411 in een baan om een witte dwerg draait, kan dit astronomen ertoe aanzetten om opnieuw te kijken naar wat we denken te weten over hoe witte dwergen zich vormen en hoe ze interactie met metgezellen.
"De evolutie van een enkele ster kan zo'n witte dwerg met een extreem lage massa niet verklaren, dus er wordt aangenomen dat interacties met een nauwe binaire factor een belangrijke rol spelen", zei Masuda. "Maar nogmaals, dit binaire interactiescenario kan de waargenomen baan van het KIC 8145411-systeem niet verklaren, omdat de baan niet zo dichtbij is als nodig is om dit scenario te laten werken. Dus sommige delen van dit verhaal moeten worden aangepast - hoewel we niet ' weet nog niet welke. "
Masuda zei dat hij en zijn collega's van plan zijn de jacht op kleine witte dwergen in vergelijkbare binaries voort te zetten om meer te weten te komen over hun eigendommen.
"Ik hoop dat ze ons zullen helpen de puzzel van het KIC 8145411-systeem op te lossen, en zullen leiden tot [een] vollediger begrip van witte dwergen in binaire bestanden", zei Masuda.
Het onderzoek wordt beschreven in een krant gepubliceerd op 5 augustus in The Astrophysical Journal Letters.
- Einsteins theorie helpt bij het identificeren van eerste exoplaneten buiten de Melkweg
- Gravitational Microlensing - Hoe planeten worden gevonden met behulp van deze techniek [VIDEO]
- De zon zal veranderen in een gigantische kristallen bol nadat hij sterft
