Stof is overal in de ruimte, maar het alomtegenwoordige spul is één ding waarover astronomen weinig weten. 'We weten niet alleen niet wat het spul is, maar we weten ook niet waar het gemaakt is of hoe het in de ruimte terechtkomt', zegt Donald York, een professor aan de Universiteit van Chicago. Maar nu hebben York en een groep medewerkers een dubbelsterrensysteem, HD 44179, waargenomen dat mogelijk een fontein van stof creëert. De ontdekking heeft verstrekkende gevolgen, omdat stof van cruciaal belang is voor wetenschappelijke theorieën over hoe sterren ontstaan.
Het dubbele stersysteem bevindt zich in wat astronomen de Rode Rechthoek noemen, een nevel vol gas en stof op ongeveer 2300 lichtjaar van de aarde.
Een van de dubbele sterren is een post-asymptotische reuzentak (post-AGB) ster, een type ster dat astronomen beschouwen als een waarschijnlijke stofbron. Deze sterren hebben, in tegenstelling tot de zon, al alle waterstof in hun kernen verbrand en zijn ingestort, waarbij ze een nieuwe brandstof, helium, hebben verbrand.
Tijdens de overgang tussen verbranding van waterstof en helium, die plaatsvindt over tienduizenden jaren, verliezen deze sterren een buitenste laag van hun atmosfeer. Er kan zich stof vormen in deze koellaag, die door de stralingsdruk die uit de binnenkant van de ster komt, het stof wegduwt van de ster, samen met een behoorlijke hoeveelheid gas.
In dubbelsterrenstelsels kan zich rond de tweede kleinere, langzamer evoluerende ster een schijf met materiaal van de ster na AGB vormen. "Wanneer schijven zich vormen in de astronomie, vormen ze vaak stralen die een deel van het materiaal uit het oorspronkelijke systeem blazen en het materiaal in de ruimte verspreiden", legt York uit.
'Als een wolk van gas en stof onder zijn eigen zwaartekracht instort, wordt het onmiddellijk heter en begint het te verdampen', zei York. Iets, mogelijk stof, moet de wolk onmiddellijk afkoelen om te voorkomen dat deze opnieuw opwarmt.
De gigantische ster in de rode rechthoek is een van de sterren die veel te heet zijn om stofcondensatie in hun atmosfeer toe te staan. En toch omcirkelt een gigantische ring van stoffig gas.
Het Witt-team heeft gedurende een periode van zeven jaar ongeveer 15 uur aan observaties van de dubbelster gemaakt met de 3,5-meter telescoop op het Apache Point Observatory in New Mexico. "Onze waarnemingen hebben aangetoond dat het hoogstwaarschijnlijk de wisselwerking tussen de zwaartekracht of de getijden tussen onze rode rechthoekige reuzenster en een nabije zonachtige metgezel is die ervoor zorgt dat materiaal de envelop van de reus verlaat", zegt medewerker Adolph Witt van de Universiteit van Toledo.
Een deel van dit materiaal komt terecht in een schijf stof die zich rond die kleinere begeleidende ster bevindt. Geleidelijk, in een periode van ongeveer 500 jaar, beweegt het materiaal zich in de kleinere ster.
Vlak voordat dit gebeurt, werpt de kleinere ster een klein deel van de geaccumuleerde materie uit in tegengestelde richtingen via twee gasvormige stralen, de zogenaamde "bipolaire stralen".
Andere hoeveelheden materie die uit de envelop van de reus worden gehaald, komen terecht in een schijf die beide sterren omhult, waar het afkoelt. "De zware elementen zoals ijzer, nikkel, silicium, calcium en koolstof condenseren uit tot vaste korrels, die we zien als interstellair stof, zodra ze het systeem verlaten", legt Witt uit.
Kosmische stofproductie is aan telescoopdetectie ontkomen omdat het maar misschien wel 10.000 jaar duurt - een korte periode in de levensduur van een ster. Astronomen hebben andere objecten waargenomen die lijken op de rode rechthoek in de buurt van de Melkweg op aarde. Dit suggereert dat het proces dat het team van Witt heeft waargenomen vrij algemeen is wanneer het gedurende de levensduur van de melkweg wordt bekeken.
"Processen die erg lijken op wat we waarnemen in de Rode Rechthoeknevel zijn misschien honderden miljoenen keren gebeurd sinds de vorming van de Melkweg", zei Witt, die samenwerkte met oude vrienden in Chicago voor de studie.
Het team was op zoek gegaan naar een relatief bescheiden doel: de bron van verre ultraviolette straling van de Rode Rechthoek vinden. De rode rechthoek vertoont verschillende verschijnselen die ver-ultraviolette straling als energiebron vereisen. "Het probleem is dat de zeer lichtgevende centrale ster in de Rode Rechthoek niet heet genoeg is om de vereiste UV-straling te produceren," zei Witt, dus hij en zijn collega's gingen erop uit om het te vinden.
Het bleek dat geen van de sterren in het binaire systeem de bron van de UV-straling is, maar eerder het hete, inwendige gebied van de schijf dat rond de secundaire wervelt en temperaturen bereikt van bijna 20.000 graden. Hun observaties, zei Witt, 'zijn veel productiever geweest dan we ons hadden kunnen voorstellen in onze wildste dromen.'
Bron: University of Chicago
