De bejaarde ultrakoele dwergsterren hebben de kortste omloopbaan die ooit is waargenomen.

Astronomen hebben aan de nachtelijke hemel een buitengewoon interessante dubbelster ontdekt. Het gaat om twee wel heel nauwe sterren die minder dan één aardse dag nodig hebben om rond elkaar heen te draaien. Oftewel, een ‘jaar’ duurt op elke ster slechts 20,5 uur. “Het is geweldig om iets in het heelal te zien gebeuren op een menselijke tijdschaal,” aldus onderzoeker Adam Burgasser.

Ultrakoele dwergsterren
Het nieuw ontdekte systeem, LP 413-53AB genaamd, bestaat uit twee ultrakoele dwergsterren. Dit is een klasse van zeer lichte sterren die zo koel zijn, dat ze hun licht voornamelijk in het infrarood uitstralen. Hierdoor zijn ze volledig onzichtbaar voor het menselijk oog. Ondanks dat, zijn ze toch één van de meest voorkomende soorten sterren in het universum.

Recordbrekend korte omlooptijd
Overigens is het niet helemaal voor het eerst dat onderzoekers op een ultrakoele dwerg-dubbelster stuiten. Er waren er al drie bekend, die tevens een vrij korte omlooptijd hebben. Een belangrijk verschil is echter dat deze dubbelsterren allemaal relatief jong zijn – ze zijn nog geen 40 miljoen jaar oud. LP 413-53AB daarentegen blijkt al miljarden jaren te bestaan en stamt uit dezelfde tijd als onze zon. Zijn omlooptijd is echter minstens drie keer korter dan alle eerdere exemplaren die tot nu toe zijn aangetroffen. En daarmee verbreekt het alle records.

Deze illustratie geeft de krappe baan van de twee ultrakoele dwergsterren weer en laat zien hoe hun onderlinge afstand in de loop van de tijd is veranderd. Afbeelding: Adam Burgasser/University of California San Diego

“Het is opwindend om zo’n extreem systeem te ontdekken,” zegt onderzoeker Chih-Chun Hsu. “In principe wisten we dat deze systemen moesten bestaan, maar ze waren nog niet geïdentificeerd.”

Studie
De onderzoekers kwamen het opmerkelijke tweetal op het spoor nadat ze zich op archiefgegevens hadden gestort. Hsu ontwikkelde vervolgens een algoritme dat een ster kan modelleren op basis van zijn spectrale gegevens. En dat is heel handig. Door het lichtspectrum van een ster te analyseren, kunnen astrofysici namelijk de chemische samenstelling, temperatuur, zwaartekracht en rotatie van de ster bepalen. Dankzij de analyse kon het team vervolgens ook de beweging van de ster in kaart brengen terwijl deze naar en van de waarnemer toe beweegt, ook wel bekend als radiale snelheid.

Vreemd
Bij het bestuderen van de spectrale gegevens van LP 413-53AB merkte Hsu iets vreemds op. Tijdens de eerste paar waarnemingen lagen beide sterren precies op één lijn, waardoor de spectraallijnen elkaar overlapten. Hierdoor dacht Hsu dat het om slechts één ster ging. Maar tijdens vervolgwaarnemingen waren de spectraallijnen in tegengestelde richtingen verschoven en verdubbeld. Hierdoor realiseerde de onderzoeker zich dat het hier in werkelijkheid om twee sterren ging, opgesloten in een ongelofelijk nauwe omloopbaan.

Paar minuten
Het leidt tot de ontdekking van een recordbrekend dubbelstersysteem, waar het om de 20,5 uur nieuwjaarsdag is. “Toen we vervolgmetingen uitvoerden, zagen we gedurende enkele minuten al veranderingen,” herinnert Burgasser zich. “De meeste dubbelsterren die we volgen hebben een omlooptijd van jaren. Maar in het nieuwe systeem konden we de spectraallijnen in realtime zien bewegen.”

Migratie
Uit verdere waarnemingen blijkt bovendien dat de afstand tussen beide sterren ongeveer honderd keer zo klein is als de afstand tussen de aarde en de zon. “Dit is opmerkelijk,” zegt Burgasser. “Het betekent dat toen de sterren jong waren, rond de 1 miljoen jaar oud, ze bovenop elkaar moeten hebben gezeten.” Het team vermoedt dat de sterren in de loop van de tijd naar elkaar toe zijn gemigreerd. Een andere verklaring is dat er ooit nog een derde ster bestond die vervolgens is weggeslingerd, waardoor de twee overgebleven sterren in een krappe baan terechtkwamen. Op dit moment blijft het echter nog bij speculatie. Er zijn meer observaties nodig om deze theorieën te testen.

De zoektocht naar ultrakoele binaire systemen gaat door. Zo hopen de onderzoekers meerdere exemplaren te lokaliseren, waardoor we onze kennis over deze bijzondere sterren verder uitbreiden. Bovendien kunnen nieuwe waarnemingen bestaande theoretische modellen over de vorming en evolutie van dubbelsterren helpen versterken. Overigens is dit makkelijker gezegd dan gedaan. “Dergelijke systemen zijn zeldzaam,” vertelt onderzoeker Chris Theissen. “Maar we weten niet of dat komt omdat ze niet vaak voorkomen, of omdat we ze simpelweg niet kunnen vinden. Nu beschikken we in ieder geval wel over belangrijke gegevens waarop we kunnen voortbouwen. En dat terwijl ze al lange tijd verstopt zaten in het archief. Dankzij het nieuwe algoritme van Hsu kunnen we nu doeltreffend naar soortgelijke binaire systemen zoeken.”