Planetaire nevels zijn een fascinerend astronomisch fenomeen, ook al is de naam een beetje misleidend. In plaats van geassocieerd te worden met planeten, worden deze gloeiende schalen van gas en stof gevormd wanneer sterren de laatste fasen van hun levensduur ingaan en hun buitenste lagen afwerpen. In veel gevallen is dit proces en de daaropvolgende structuur van de nevel het resultaat van de interactie van de ster met een nabijgelegen begeleidende ster.
Onlangs merkte een internationaal team van astronomen tijdens het onderzoek van de planetaire nevel M3-1 iets interessants op. Na het observeren van de centrale ster van de nevel, die eigenlijk een binair systeem is, merkten ze dat het paar een ongelooflijk korte omlooptijd had - d.w.z. de sterren draaien om de 3 uur en 5 minuten om elkaar. Op basis van dit gedrag zal het paar waarschijnlijk samensmelten en een nova-explosie veroorzaken.
Het team, onder leiding van David Jones van het Instituto Astrofisica de Canarias en de Universidad de La Laguna, rapporteerde hun bevindingen in Maandelijkse kennisgevingen van de Royal Astronomical Society: Letters. Het team bestond uit andere leden van de (IAC) en de European Southern Observatory (ESO), het Nicolaus Copernicus Astronomical Center (CAMK), de South African Astronomical Observatory (SAAO) en de Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN).
Omwille van hun studie vertrouwde het team op de ESO's New Technology Telescope (ESO-NTT), gelegen op de La Silla-sterrenwacht in Chili, om M3-1 over een periode van meerdere jaren te onderzoeken. Deze planetaire nevel bevindt zich in het sterrenbeeld Canis Major, ongeveer 14.000 lichtjaar van de aarde. Daarbij ontdekte en bestudeerde het team de dubbelsterren in het centrum van de nevel.
Zoals Brent Miszalski - een onderzoeker bij de Southern African Large Telescope en co-auteur van de studie - in een recent persbericht van de Royal Astronomical Society aangaf, bevestigde deze ontdekking wat veel astronomen al vermoedden. "We wisten dat M3-1 een dubbelster moest huisvesten", zei hij, "dus gingen we aan de slag om de waarnemingen te verkrijgen die nodig waren om dit te bewijzen en om de eigenschappen van de nevel te relateren aan de evolutie van de ster of sterren die deze vormden."
Al geruime tijd wordt M3-1 beschouwd als een stevige kandidaat voor een binaire centrale ster op basis van zijn structuur (die prominente stralen en filamenten bevat die indicatief zijn voor binaire interacties). Maar omdat de sterren zo dicht bij elkaar staan, kunnen ze niet los van de grond worden opgelost. Dientengevolge hebben wetenschappers de aanwezigheid van een tweede ster afgeleid uit de variatie van hun gecombineerde helderheid.
De meest voor de hand liggende oorzaak van deze variaties zou zijn hoe de sterren elkaar periodiek verduisteren, wat een duidelijke daling van de helderheid zou veroorzaken. Henri Boffin - een ESO-onderzoeker in Duitsland - legde uit:
“Toen we met de waarnemingen begonnen, was het meteen duidelijk dat het systeem een binair systeem was. We zagen dat de schijnbaar enkele ster in het midden van de nevel snel in helderheid veranderde, en we wisten dat dit te wijten moest zijn aan de aanwezigheid van een begeleidende ster. ”
Het team was echter verrast toen ze ontdekte dat het paar tot nu toe een van de kortste omloopperiodes (3 uur en 5 minuten) van dubbelsterren in een nevel had. Ze concludeerden verder dat de sterren zo dichtbij zijn dat ze praktisch aanraken. Als gevolg hiervan zullen de twee waarschijnlijk in de toekomst een nova-uitbarsting ondergaan, waarbij materiaal wordt overgedragen van de ene ster naar de andere, waardoor een kritische massa ontstaat die een gewelddadige thermonucleaire explosie veroorzaakt.
Zoals Paulina Sowicka, een PhD-student aan het Nicolas Copernicus Astronomical Center in Polen, aangaf:
“Na de verschillende waarnemingscampagnes in Chili hadden we genoeg gegevens om de eigenschappen van de twee sterren te begrijpen - hun massa, temperatuur en radii. Het was een echte verrassing dat de twee sterren zo dicht bij elkaar en zo groot waren dat ze elkaar bijna raakten. Over een paar duizend jaar kan er een nova-explosie plaatsvinden. '
Wanneer de twee sterren samensmelten en een nova-explosie veroorzaken, zal het systeem tot een miljoen keer in helderheid toenemen, wat de omringende nevel aanzienlijk zal verhelderen en een ongelooflijke lichtshow zal creëren. Bovendien is de detectie van dit binaire paar ook niet consistent met het conventionele denken over hoe binaire sterren evolueren binnen een planetaire nevel.
Eerder werkten astronomen in de veronderstelling dat dubbelsterren goed gescheiden zijn na de vorming van een planetaire nevel. Er werd in feite gedacht dat het pas zou gebeuren wanneer de gassen van de nevel zich uitbreidden en verdwenen (tot het punt dat het niet langer zichtbaar was) dat een binair paar weer zou kunnen interageren, wat zou leiden tot een fusie en een nova-explosie.
Maar met deze laatste waarneming kan die theorie in twijfel worden getrokken. Deze studie wordt ook ondersteund door een vergelijkbare nova-explosie (bekend als Nova Vul 2007) die in 2007 werd waargenomen in een planetaire nevel. Zoals Jone uitlegde:
“Het evenement van 2007 was bijzonder moeilijk uit te leggen. Tegen de tijd dat de twee sterren dichtbij genoeg zijn voor een nova, zou het materiaal in de planetaire nevel zo ver zijn uitgegroeid en verdwenen dat het niet langer zichtbaar is. In de centrale sterren van M3-1 hebben we in de relatief nabije toekomst een andere kandidaat gevonden voor een vergelijkbare nova-uitbarsting. "
Vooruitblikkend hoopt het team verdere studies uit te voeren naar M3-1 en andere soortgelijke nevels. Deze waarnemingen zouden astronomen meer inzicht kunnen geven in de fysieke processen en de oorsprong van enkele van de krachtigste verschijnselen in het heelal. Deze omvatten catastrofale variabelen (waarbij de ene ster materiaal van een andere ster overhevelt) novae en misschien zelfs supernovae.
