Om de fysica te onderzoeken die ten grondslag ligt aan de evolutie van witte dwergen, vergeleken astronomen koude witte dwergen in twee massieve sterclusters: bolvormige sterrenhopen M3 en M13. Deze twee groepen hebben veel fysieke eigenschappen gemeen, zoals leeftijd en mineralisatie, maar de stergroepen die uiteindelijk witte dwergen zullen veroorzaken, zijn verschillend. Samen maakt dit M3 en M13 tot een ideaal natuurlijk laboratorium om te testen hoe koud verschillende groepen witte dwergen zijn. Krediet: ESA/Hubble & NASA, G. Piotto et al.
Kunnen stervende sterren ze er jonger uit laten zien? Nieuwe gids van NASA/Dit is geweldig Hubble Ruimtetelescoop Hij wijst erop dat witte dwergen in de latere stadia van hun leven waterstof kunnen blijven verbranden, waardoor ze er jonger uitzien dan ze in werkelijkheid zijn. Deze ontdekking kan gevolgen hebben voor de manier waarop astronomen de leeftijd van sterrenhopen meten.
Het heersende beeld van witte dwergen als inerte, langzaam afkoelende sterren is in twijfel getrokken door waarnemingen van de Hubble-ruimtetelescoop van NASA/ESA. Een internationale groep astronomen heeft het eerste bewijs gevonden dat witte dwergen de veroudering kunnen vertragen door waterstof op hun oppervlak te verbranden.
“We hebben het eerste observationele bewijs gevonden dat witte dwergen nog steeds stabiele thermonucleaire activiteit kunnen ondergaan”, legt Jianxing Chen van de Alma Mater Studiorum Universita di Bologna en het Italiaanse National Institute of Astrophysics uit, die het onderzoek leidden. “Dit was een enorme verrassing, omdat het indruist tegen wat gebruikelijk is.”
Witte dwergen zijn langzaam koele sterren die hun buitenste lagen afwerpen tijdens de laatste fase van hun leven. Het zijn gewone dingen in het universum. Ongeveer 98% van alle sterren in het heelal zal uiteindelijk als witte dwerg eindigen, inclusief onze zon.[1] Door deze afkoelingsstadia te bestuderen, kunnen astronomen niet alleen witte dwergen begrijpen, maar ook hun vroege stadia.
Om de onderliggende fysica te onderzoeken witte dwerg Evolutie, astronomen hebben koude witte dwergen vergeleken in twee massieve sterrenhopen: bolvormige sterrenhopen M3 en M13.[2] Deze twee groepen delen veel fysieke eigenschappen zoals leeftijd en mineralisatie[3] Maar de sterrenbeelden die uiteindelijk zullen leiden tot verschillende witte dwergen. In het bijzonder is de algemene kleur van sterren in de evolutiefase die bekend staat als de horizontale tak blauwer in M 13, wat wijst op de aanwezigheid van een groep hetere sterren. Samen maakt dit M3 en M13 tot een ideaal natuurlijk laboratorium om te testen hoe koud verschillende groepen witte dwergen zijn.
Deze afbeelding toont een grootschalige weergave van de M13. Image Credit: ESA/Hubble, gedigitaliseerde Sky Survey 2. Dankbetuiging: D. De Martin
“De opmerkelijke kwaliteit van onze Hubble-waarnemingen heeft ons een volledig beeld gegeven van de sterrenhopen van de twee bolvormige groepen,” vervolgde Chen. “Hierdoor konden we vergelijken hoe sterren zich ontwikkelen in M3 en M13.”
Met behulp van Hubble’s Wide Field Camera 3 observeerde het team M3 en M13 op golflengten in de buurt van het ultraviolet, waardoor ze meer dan 700 witte dwergen in de twee groepen konden vergelijken. Ze ontdekten dat M3 standaard witte dwergen bevat die eenvoudig stellaire kernen koelen. Aan de andere kant heeft M13 twee sets witte dwergen: standaard witte dwergen en degenen die erin slaagden zich aan een buitenste schil van waterstof te hechten, waardoor ze langer konden branden en dus langzaam afkoelen.
Door hun resultaten te vergelijken met computersimulaties van stellaire evolutie in M13, konden de onderzoekers aantonen dat bijna 70% van de witte dwergen van M13 waterstof op hun oppervlak verbranden, waardoor de afkoelingssnelheid wordt vertraagd.
Deze foto toont een weids uitzicht van de M3. Image Credit: ESA/Hubble, gedigitaliseerde Sky Survey 2. Dankbetuiging: D. De Martin
Deze ontdekking kan gevolgen hebben voor de manier waarop astronomen de leeftijd van de sterren in de wereld meten Melkweg. De evolutie van witte dwergen werd eerder gemodelleerd als een voorspelbaar koelproces. Deze relatief directe relatie tussen leeftijd en temperatuur heeft astronomen ertoe gebracht de afkoelingssnelheid van de witte dwerg te gebruiken als een natuurlijke klok om de leeftijd van stellaire clusters te bepalen, met name bolvormige en open sterrenhopen. Het verbranden van waterstof voor witte dwergen kan er echter toe leiden dat deze leeftijdsschattingen wel een miljard jaar onnauwkeurig zijn.
“Onze ontdekking daagt de definitie van witte dwergen uit als we kijken naar een nieuw perspectief op de manier waarop sterren ouder worden”, voegde Francesco Ferraro toe van de Alma Mater Studiorum Universita di Bologna en het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica, die de studie coördineerden. “We bestuderen nu andere clusters die vergelijkbaar zijn met M 13 om de omstandigheden te beperken die sterren ertoe aanzetten om de dunne waterstofomhulling te behouden die hen in staat stelt langzaam te verouderen.”
Opmerkingen:
- De zon is slechts 4,6 miljard jaar oud tijdens haar levensduur van 10 miljard jaar. Zodra de zon de waterstof in zijn kern heeft uitgeput, zal de zon opzwellen tot een rode reus, de binnenste planeten overspoelend en het aardoppervlak verschroeien. Het zal dan zijn buitenste lagen afwerpen en de aan de zon blootgestelde kern achterlatend als een langzaam koele witte dwerg. Deze stellaire sintel zou ongelooflijk dicht zijn en een aanzienlijk deel van de massa van de zon verzamelen in een bol die ongeveer zo groot is als de aarde.
- M3 bevat bijna een half miljoen sterren en bevindt zich in het sterrenbeeld Canes Venatici. M 13 – ook wel bekend als de Grote Bolvormige Cluster van Hercules – bevat iets minder sterren, slechts enkele honderdduizenden. Witte dwergen worden vaak gebruikt om de leeftijd van bolvormige sterrenhopen te schatten, en daarom is een aanzienlijk deel van Hubble’s tijd besteed aan het onderzoeken van witte dwergen in oude, dichtbevolkte bolvormige sterrenhopen. Hubble nam in 2006 voor het eerst rechtstreeks de aanwezigheid van witte dwergen in bolvormige sterrenhopen waar.
- Astronomen gebruiken het woord ‘metaal’ om het deel van een ster te beschrijven dat bestaat uit andere elementen dan waterstof en helium. De overgrote meerderheid van de materie in het universum is waterstof of helium – neem bijvoorbeeld de zon, 74,9% van zijn massa is waterstof, 23,8% is helium en de resterende 1,3% is een mengsel van alle andere elementen, waarnaar astronomen verwijzen als “metalen”.
meer informatie
De Hubble Space Telescope is een internationaal samenwerkingsproject tussen de European Space Agency en NASA.
Het internationale team van astronomen in deze studie bestaat uit Jiancheng Chen (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna en Astrophysics and Space Observatory in Bologna), Francesco R Ferraro (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna en Astrophysics and Astronomy Observatory in Bologna), Mario Cadialano ( Observatory Astrophysics and Space Sciences Bologna), Maurizio Salaris (Liverpool John Moores University), Barbara Lanzoni (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna en Observatory for Astrophysics and Space Sciences Bologna), Christina Palanca (Alma Mater Studiorum Universita di Bologna) en Leandro G. Althaus (Universidad Nacional de La Plata en CCT – CONICET Centro Cientifico Tecnologico La Plata) en Emanuele Dalessandro (Observatorium voor astrofysica en ruimtewetenschappen in Bologna).
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”