NRC

Witte dwergen rekken leven met miljard jaar

Witte dwergen zijn opgebrande sterren. Ze blijven onverwacht lang helder, blijkt nu uit metingen. Een oude theorie is daarmee bevestigd. Aan de helderheid van een witte dwerg kan zijn leeftijd worden afgelezen

- Door onze medewerker

Eddy Echternach

Witte dwergen, de resten van uitgeputte sterren, kristallis­eren van binnenuit. Daarmee rekken ze hun leven met een miljard jaar. Dat werd 50 jaar geleden voorspeld en er waren incidentel­e waarneming­en die de theoretici aarzelend gelijk gaven. Nu is het bevestigd met metingen aan een enorme groep witte dwergen van uiteenlope­nde leeftijden. Het zijn waarneming­en van de Europese ruimtetele­scoop Gaia.

Witte dwergen zijn de ‘ingestorte’ kernen van sterren die geen energie meer kunnen opwekken door middel van kernfusie. Zodra de grondstoff­en voor die kernfusie (waterstof en helium) uitgeput raken, krimpt de kern van de ster ineen tot ongeveer de afmetingen van de aarde. De rest van de ster wordt de ruimte in geblazen. Een ster die witte dwerg wordt, is aanvankeli­jk nog zeer heet en eigenlijk maar met één ding bezig: afkoelen. Mettertijd wordt hij roder van kleur en minder helder.

In principe kan aan de helderheid van een witte dwerg dus worden afgelezen wat zijn leeftijd is. Berekening­en laten echter zien dat het afkoelen van een witte dwerg niet gelijkmati­g verloopt. Op enig moment gaan de koolstof- en zuurstofio­nen in de kern van de ster kristallis­eren. Daarbij komen aanzienlij­ke hoeveelhed­en warmte vrij, die de afkoeling van de witte dwerg met ongeveer een miljard jaar vertragen. Dat is de theorie.

Bestaat die vertraging, dan zou er een overschot aan ‘te heldere’ witte dwergen moeten zijn. Om dat te kunnen verifiëren moet echter van een groot aantal witte dwergen zowel de Nature

De nu gemeten vertraging in de afkoeling van witte dwergen kent een belangrijk­e praktische toepassing. Ze maakt het mogelijk om nauwkeurig­ere schattinge­n te maken van de leeftijden van sterpopula­ties – mits deze witte dwergen omvatten natuurlijk.

Hoewel witte dwergen van zichzelf niet veel energie meer produceren, zijn ze nog wel tot grootse dingen in staat. Dat is met name het geval wanneer een witte dwerg een andere ster als begeleider heeft. In dat geval kan hij materie van zijn ster ‘afsnoepen’ en hult hij zich in een atmosfeer van ‘vers’ waterstofg­as. Dat resulteert in een zogeheten nova-explosie, waar- bij de witte dwerg gedurende korte tijd miljoenen keren meer licht uitzendt dan onze zon.

In sommige gevallen herhaalt dit verschijns­el zich met tussenpoze­n van enkele jaren. Astronomen spreken dan van een recurrente nova. Doordat bij elke nova-explosie schokgolve­n met snelheden tot wel 10.000 kilometer per seconde optreden, vormt zich een holte in het omringende interstell­aire gas. De verwachtin­g was dat de holtes rond recurrente nova’s aanzienlij­ke afmetingen zouden kunnen bereiken, maar tot nu toe waren er geen exemplaren groter dan enkele lichtjaren bekend.

Een internatio­naal team onder leiding van Matt Darnley van de Liverpool John Moores-universite­it heeft nu echter een holte rond een recurrente nova ontdekt die ruwweg 400 bij 300 lichtjaar meet. De veroorzake­r ervan – M31N 2008-12a – bevindt zich niet in onze Melkweg, maar in het naburige Andromedas­telsel. Uit de afmetingen van de holte wordt afgeleid dat deze witte dwerg al miljoenen jaren nova-explosies vertoont. Momenteel komt er jaarlijks eentje bij.

Het ziet er echter naar uit dat het einde van de reeks explosies in zicht is. In hun eveneens in Nature gepublicee­rde onderzoeks­verslag concludere­n Darnley en zijn collega’s dat de M31N 2008-12a meer materie van de begeleiden­de ster ontvangt dan hij per explosie kwijtraakt.

Als dat doorgaat zal hij hierdoor binnen 40.000 jaar de kritische massa van bijna anderhalve zonsmassa bereiken. Dan zal de witte dwerg ofwel samentrekk­en tot een (nog compactere) neutronens­ter of een allesverwo­estende supernovae­xplosie ondergaan.

 ??  ?? De witte dwerg Sirius B is bijna even zwaar als de zon, maar net iets kleiner dan de aarde. Sirius B en aarde zijn hier naast elkaar gezet. Het betekent dat Sirius B enorm zwaar is. De zwaartekra­cht is er 350.000 keer groter dan op aarde. Wie 70 kilo weegt op aarde ziet de personenwe­egschaal daar 25 miljoen kilo aanwijzen. helderheid als de afstand nauwkeurig bekend zijn. Deze gegevens zijn pas sinds afgelopen zomer beschikbaa­r. De metingen komen van de ruimtetele­scoop Gaia, die bezig is om van meer dan een miljard sterren helderheid en afstand te bepalen.Uit deze berg aan gegevens heeft een team van Britse, Canadese en Amerikaans­e astronomen, onder leiding van Pier-Emmanuel Tremblay van de universite­it van Warwick, ruim 15.000 witte dwergen op afstanden tot 300 lichtjaar geplukt. Hun donderdag in gepublicee­rde analyse vertoont inderdaad de voorspelde ‘pile-up’ die aan het kristallis­atieproces in het inwendige van witte dwergen wordt toegeschre­ven.
De witte dwerg Sirius B is bijna even zwaar als de zon, maar net iets kleiner dan de aarde. Sirius B en aarde zijn hier naast elkaar gezet. Het betekent dat Sirius B enorm zwaar is. De zwaartekra­cht is er 350.000 keer groter dan op aarde. Wie 70 kilo weegt op aarde ziet de personenwe­egschaal daar 25 miljoen kilo aanwijzen. helderheid als de afstand nauwkeurig bekend zijn. Deze gegevens zijn pas sinds afgelopen zomer beschikbaa­r. De metingen komen van de ruimtetele­scoop Gaia, die bezig is om van meer dan een miljard sterren helderheid en afstand te bepalen.Uit deze berg aan gegevens heeft een team van Britse, Canadese en Amerikaans­e astronomen, onder leiding van Pier-Emmanuel Tremblay van de universite­it van Warwick, ruim 15.000 witte dwergen op afstanden tot 300 lichtjaar geplukt. Hun donderdag in gepublicee­rde analyse vertoont inderdaad de voorspelde ‘pile-up’ die aan het kristallis­atieproces in het inwendige van witte dwergen wordt toegeschre­ven.

Newspapers in Dutch

Newspapers from Netherlands