De bijzondere ontdekking roept nieuwe vragen op over de evolutie van witte dwergsterren.
Onderzoekers hebben een heel bijzondere witte dwergster gevonden op ongeveer 150 lichtjaar afstand van de aarde. De ster die de naam WDJ0551 + 4135 heeft gekregen, kwam aan het licht dankzij goed speurwerk met ESA’s Gaia-telescoop. “Deze ster viel op omdat we zoiets nog nooit eerder hebben gezien,” aldus onderzoeksleider van de studie Mark Hollands.
Samenstelling
Met behulp van de William Herschel-telescoop lukte het de astronomen om de chemische samenstelling van de atmosfeer van de ster te achterhalen. Opvallend genoeg bleek de witte dwerg over een ongewoon hoog koolstofgehalte te beschikken. “Je zou verwachten dat je een buitenlaag van waterstof ziet, soms gemengd met helium,” legt Hollands uit. “Maar we hadden geen combinatie van waterstof en koolstof verwacht.” Dat er dus iets met deze ster aan de hand is, staat buiten kijf. Maar wat? Om die vraag te beantwoorden, besloten de onderzoekers de ware oorsprong van de ster te achterhalen.
Als een ster ouder wordt, valt de waterstoffusie in de kern van de ster stil en zwelt deze op. Dan ontstaat een rode reus. Wanneer de ster vervolgens zijn buitenste lagen gas en stof weg blaast, trekt de kern samen en blijft een witte dwerg over. De ster is aan het einde van zijn leven gekomen. Zo’n witte dwerg is ongeveer net zo groot als de aarde, maar heeft een veel grotere dichtheid (een theelepel witte dwerg-materie weegt ongeveer net zoveel als een olifant op aarde!). Het sterfproces heeft daarnaast grote invloed op de planeten die rond zo’n ster cirkelen. De meeste planeten zullen namelijk naar de ster toegetrokken en opgeslokt worden.
Aanwijzingen
De onderzoekers besloten op zoek te gaan naar aanwijzingen. En daarom bogen ze zich over het gewicht en de leeftijd van de ster. De meeste witte dwergen wegen niet zo veel; ongeveer 0,6 keer de massa van onze zon. Maar WDJ0551 + 4135 blijkt veel zwaarder te zijn en weegt wel 1,14 zonmassa’s. Daarnaast bewegen oude sterren sneller dan jonge sterren. Na bestudering blijkt dat WDJ0551 + 4135 zo’n 99 procent sneller dan zijn soortgenoten door de Melkweg raast. Dit suggereert dat de ster ouder is dan hij lijkt.
Fusie
Het team besloot vervolgens de balans op te maken. “We hebben een samenstelling die we niet kunnen verklaren, een stermassa die twee keer zo groot is dan normaal en een hoge leeftijd,” somt Holland op. “We weten hoe witte dwergen ontstaan en wat we hier zien is heel vreemd. De enige manier waarop we dit kunnen verklaren is dat de ster gevormd is door een fusie tussen twee witte dwergsterren.” De onderzoekers denken dat de witte dwerg ongeveer 1,3 miljard jaar geleden zijn soortgenoot heeft verorberd.
Massa
Hoewel bekend is dat samenvoegingen tussen witte dwergen voor kunnen komen, zijn deze bijzonder zeldzaam. De meeste fusies in ons sterrenstelsel vinden namelijk plaats tussen sterren met verschillende massa’s. Maar in het huidige geval lijkt het te gaan om een fusie tussen twee even grote sterren. Bovendien weten onderzoekers dat als de geresulteerde witte dwerg een massa heeft van meer dan 1,4 zonmassa’s, hier een supernova-explosie uit voort komt. Hier is WDJ0551 + 4135 dus ternauwernood aan ontsnapt.
De vondst van de witte dwergster is erg bijzonder en wetenschappers kunnen hier dan ook veel van leren. “Misschien is het meest opwindende aspect van deze ster dat er geen supernova-explosie is ontstaan,” zegt Hollands. “Deze gigantische explosies zijn erg belangrijk bij het in kaart brengen van de structuur van het heelal. We weten echter nog niet helemaal wat voor soort stellaire systemen dit supernova-stadium bereiken. Hoe vreemd het misschien ook klinkt, het meten van de eigenschappen van een ‘mislukte’ supernova kan ons veel vertellen over de wegen die wel naar deze kosmische explosies leiden.” Het onderzoek naar supernova’s gaat dus door. Want mogelijk was het leven op aarde zelfs onmogelijk zonder inbreng van deze explosies.
