Astronomen staan voor een raadsel. Want aan de ene kant bestaat de pas ontdekte ster uit waterstof, terwijl de andere kant uit helium bestaat.
Ondertussen zijn er al tal van witte dwergsterren in het heelal ontdekt. Het betekent dat onderzoekers al best veel over deze ‘dode sterren’ weten. Toch blijkt dat ze nog altijd verrassingen voor ons in petto hebben. Want voor het eerst zijn wetenschappers op een witte dwerg gestuit die opmerkelijk genoeg twee verschillende gezichten heeft.
Witte dwergen
Zoals je misschien al wel weet zijn witte dwergen de kokende overblijfselen van sterren die ooit op onze eigen zon leken. Naarmate sterren ouder worden, 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. Ook onze zon zal over vijf miljard jaar eindigen als een compacte witte dwerg.
As
In een nieuwe studie namen onderzoekers een pas ontdekte witte dwerg onder de loep. De ster was met behulp van de Zwicky Transient Facility (ZTF) ontdekt, een instrument dat elke nacht de hemel scant. Vervolgonderzoek onthulde dat de ster elk kwartier een rondje om zijn eigen as draait.
Twee gezichten
Tot zover nog niets bijzonders. Maar uit latere waarnemingen met behulp van het W. M. Keck Observatory op Hawaii bleek iets opvallends. Het team analyseerde met een spectrometer het licht van de witte dwerg. En de gegevens onthulden de aanwezigheid van waterstof wanneer de ene kant van de ster in zicht was (zonder tekenen van helium), en alleen helium wanneer de andere kant in zicht zwaaide. Kortom, het lijkt er dus sterk op dat de ster twee gezichten heeft, waarbij de ene kant uit waterstof bestaat en de andere kant uit helium. “Het oppervlak van de ster is dus aan de ene kant wezenlijk anders dan aan de andere kant,” aldus onderzoeker Ilaria Caiazzo.
Janus
Vanwege de dubbele aard van de witte dwerg is de ster Janus genoemd, naar de Romeinse god van het begin en het einde, die ook met twee gezichten wordt afgebeeld. Over de precieze oorzaak tasten de onderzoekers overigens nog in het duister. Wel hebben ze enkele mogelijke theorieën voor het verbijsterende fenomeen bedacht.
Waterstof naar helium
“Sommige witte dwergen hebben eerst een door waterstof gedomineerd oppervlak en krijgen vervolgens een door helium gedomineerd oppervlak,” legt Caiazzo uit. “Misschien hebben we zo’n witte dwerg op heterdaad betrapt.”
Dat zit zo
Wanneer een witte dwerg het levenslicht ziet, ‘zinken’ de zwaardere elementen naar de kern. De lichtere elementen – waterstof is de lichtste van allemaal – drijven vervolgens naar het oppervlak. Na verloop van tijd, als de witte dwerg verder afkoelt, worden alle elementen met elkaar vermengd. In sommige gevallen wordt waterstof in het binnenste echter zodanig verdund, dat helium de overhand krijgt. En Janus zou zomaar deze overgangsfase kunnen belichamen. Al rijst in dit geval wel de vraag waarom die overgang op zo’n onsamenhangende manier gebeurt, waarbij de ene kant eerder evolueert dan de andere.
Magnetisch veld
De onderzoekers vermoeden dat het iets te maken zou kunnen hebben met het magnetische veld van de witte dwerg. “Die zijn meestal asymmetrisch of sterker aan één kant,” vertelt Caiazzo. “Ze kunnen zelfs de vermenging van materialen voorkomen. Dus als het magnetische veld aan één kant sterker is, worden hier minder elementen met elkaar vermengd, wat leidt tot meer waterstof.” Een andere optie is dat het magnetische veld de druk en de dichtheid van de atmosferische gassen verandert. “Magnetische velden kunnen leiden tot een lagere gasdruk in de atmosfeer,” verklaart mede-auteur James Fuller. “Op de plek waar ze het sterkst zijn, kan er vervolgens een waterstofoceaan ontstaan.”
Meer witte dwergen
Op dit moment blijft het echter nog bij speculatie. “We weten niet welke van deze theorieën correct is, maar we kunnen geen andere manier bedenken om de asymmetrische zijden zonder magnetische velden uit te leggen,” zegt Fuller. Om het mysterie te helpen oplossen, hoopt het team met behulp van de ZTF meer Janus-achtige witte dwergen te vinden. En daar hebben ze eigenlijk best vertrouwen in. “ZTF is erg goed in het opsporen van vreemde objecten,” zegt Caiazzo. “En met behulp van de nog in aanbouw zijnde Vera C. Rubin Observatorium in Chili zal het straks nog makkelijker worden om variabele witte dwergen aan het licht te brengen.”
En dat schept hoop. Want mogelijk zullen we over enkele jaren meer over de dubbele aard van Janus, die op dit moment nog de kosmische vreemde eend in de bijt is, te weten komen.
