Afbeelding tegoed: NRAO
Astronomen die de Very Large Array (VLA) -radiotelescoop van de National Science Foundation gebruiken, profiteren van de unieke kans om te zien hoe een oude ster plotseling weer in beweging komt nadat hij aan het einde van zijn normale leven is gekomen. Hun verrassende resultaten hebben hen ertoe gedwongen hun ideeën te veranderen over hoe zo'n oude, witte dwergster zijn nucleaire oven opnieuw kan ontsteken voor een laatste explosie van energie.
Computersimulaties hadden een reeks gebeurtenissen voorspeld die zouden volgen op een dergelijke herontsteking van fusiereacties, maar de ster volgde het script niet - gebeurtenissen gingen 100 keer sneller dan de simulaties voorspelden.
"We hebben nu een nieuw theoretisch model gemaakt van hoe dit proces werkt, en de VLA-waarnemingen hebben het eerste bewijs geleverd dat ons nieuwe model ondersteunt", zegt Albert Zijlstra van de Universiteit van Manchester in het Verenigd Koninkrijk. Zijlstra en zijn collega's presenteerden hun bevindingen in het nummer van 8 april van het tijdschrift Science.
De astronomen bestudeerden een ster die bekend staat als V4334 Sgr, in het sterrenbeeld Boogschutter. Het is beter bekend als 'Sakurai’s Object', naar de Japanse amateurastronoom Yukio Sakurai, die het op 20 februari 1996 ontdekte, toen het plotseling in een nieuwe helderheid barstte. In eerste instantie dachten astronomen dat de uitbarsting een veel voorkomende nova-explosie was, maar verder onderzoek toonde aan dat Sakurai's object allesbehalve gewoon was.
De ster is een oude witte dwerg die in zijn kern geen waterstofbrandstof meer had voor kernfusiereacties. Astronomen geloven dat sommige van deze sterren een laatste fusie-uitbarsting kunnen ondergaan in een schaal van helium die een kern van zwaardere kernen zoals koolstof en zuurstof omringt. De uitbarsting van Sakurai's Object is echter de eerste dergelijke explosie in de moderne tijd. Stellaire uitbarstingen waargenomen in 1670 en 1918 zijn mogelijk veroorzaakt door hetzelfde fenomeen.
Astronomen verwachten dat de zon in ongeveer vijf miljard jaar een witte dwerg zal worden. Een witte dwerg is een dichte kern die overblijft nadat het normale, door fusie aangedreven leven van een ster is beëindigd. Een theelepel wit dwergmateriaal zou ongeveer 10 ton wegen. Witte dwergen kunnen tot 1,4 keer de massa hebben van de zon; grotere sterren storten aan het einde van hun leven in nog dichtere neutronensterren of zwarte gaten in.
Computersimulaties gaven aan dat door warmte gestuurde convectie (of 'koken') waterstof van de buitenste omhulling van de ster naar de heliumschaal zou brengen, wat een korte flits van nieuwe kernfusie zou veroorzaken. Dit zou een plotselinge toename van de helderheid veroorzaken. De oorspronkelijke computermodellen suggereerden een reeks waarneembare gebeurtenissen die zich over een paar honderd jaar zouden voordoen.
"Het object van Sakurai doorliep de eerste fasen van deze reeks in slechts een paar jaar - 100 keer sneller dan we hadden verwacht - dus moesten we onze modellen herzien", zei Zijlstra.
De herziene modellen voorspelden dat de ster snel zou moeten opwarmen en gassen in het omliggende gebied zou moeten ioniseren. 'Dit zien we nu in onze laatste VLA-waarnemingen', aldus Zijlstra.
'Het is belangrijk om dit proces te begrijpen. Sakurai's Object heeft een grote hoeveelheid koolstof uit de binnenste kern de ruimte in uitgestoten, zowel in de vorm van gas- als stofkorrels. Deze zullen hun weg vinden naar gebieden in de ruimte waar nieuwe sterren worden gevormd en de stofkorrels kunnen in nieuwe planeten worden opgenomen. Sommige koolstofkorrels gevonden in isotopenverhoudingen van een meteoriet zijn identiek aan die gevonden in Sakurai's Object, en we denken dat ze mogelijk afkomstig zijn van een dergelijke gebeurtenis. Onze resultaten suggereren dat deze bron voor kosmische koolstof mogelijk veel belangrijker is dan we eerder dachten, 'voegde Zijlstra toe.
De wetenschappers blijven Sakurai's Object observeren om te profiteren van de zeldzame gelegenheid om meer te leren over het proces van herontsteking. Ze maken deze maand nieuwe VLA-waarnemingen. Hun nieuwe modellen voorspellen dat de ster heel snel zal opwarmen en dan langzaam weer zal afkoelen, en zal afkoelen tot de huidige temperatuur rond het jaar 2200. Ze denken dat er nog een opwarmperiode zal zijn voordat hij aan zijn laatste afkoeling begint tot een geweldige sintel.
Zijlstra werkte samen met Marcin Hajduk van de University of Manchester en Nikolaus Copernicus University, Torun, Polen; Falk Herwig van Los Alamos National Laboratory; Peter A.M. van Hoof van de Queen’s University in Belfast en de Royal Observatory of Belgium; Florian Kerber van de European Southern Observatory in Duitsland; Stefan Kimeswenger van de universiteit van Innsbruck, Oostenrijk; Don Pollacco van Queen’s University in Belfast; Aneurin Evans van Keele University in Staffordshire, VK; Jose Lopez van de National Autonomous University of Mexico in Ensenada; Myfanwy Bryce van Jodrell Bank Observatory in het VK; Stewart P.S. Eyres van de University of Central Lancashire in het VK; en Mikako Matsuura van de Universiteit van Manchester.
De National Radio Astronomy Observatory is een faciliteit van de National Science Foundation en wordt beheerd in samenwerking met Associated Universities, Inc.
Oorspronkelijke bron: NRAO-persbericht
