Wanneer sterren zoals onze zon aan het einde van hun leven komen, blazen ze een groot deel van de nieuwe chemische elementen die tijdens kernreacties in hun binnenste gevormd zijn de ruimte in. Dit materiaal vormt een dikke stofschil rond de ster en zal zich uiteindelijk ontwikkelen tot een zogeheten planetaire nevel.
Wouter Vlemmings van de Universiteit Leiden heeft nu met waarnemingen aan 'water-masers' voor het eerst onomstotelijk vastgesteld dat het magnetische veld van zulke oude sterren 10 tot 100 maal zo sterk is als dat van de zon. Dit vormt mogelijk een oplossing voor een hardnekkig probleem in de astrofysica, namelijk hoe een perfect bolvormige ster zulke grillige planetaire nevels kan uitstoten. Dat magneetveld kan namelijk allerlei vormen aannemen, afhankelijk van turbulente gas-stromingen in de ster. De uitstromende materie 'voelt' dit krachtige magnetische veld, waardoor de planetaire nevel een gecompliceerde structuur krijgt.
Vlemmings en zijn team onderzochten vier oude sterren met de VLBA, het netwerk van radiotelescopen van het Amerikaanse National Radio Astronomy Observatory. Ze detecteerden radiostraling met een zeer specifieke golflengte, afkomstig van wolken met o.a. waterdamp die door deze sterren zijn uitgestoten. Onder speciale omstandigheden kan zo'n wolk gaan werken als een maser: het equivalent van een laser, maar dan voor straling met een langere golflengte. Exact één golflengte van de uitgezonden straling, karakteristiek voor het molecuul H20, wordt dan zeer effectief versterkt, wat een helder en duidelijk herkenbaar signaal oplevert.
In dit signaal kon Vlemmings als eerste het Zeeman-effect aantonen: subtiele veranderingen in het spectrum van de straling die alleen het gevolg kunnen zijn van een sterk magneetveld ter plekke van de maser. Het magneetveld blijkt daar net zo sterk als het magneetveld van de aarde aan het aardoppervlak, tussen 0.5 en 1 Gauss. Aangezien uit waarnemingen blijkt dat de masers op een flinke afstand van de ster moeten liggen (ruwweg twee maal zo ver als onze verste planeet, Pluto, van de zon af staat) volgt voor de sterkte van het magneetveld vlak bij de ster een waarde van 50 tot 500 Gauss, 10 tot 100 maal het magneetveld van de zon. Dit is zodanig sterk dat het magneetveld een grote rol kan spelen bij de vorming van asymmetrische planetaire nevels en bij het massa verlies van de ster waardoor de stofschillen gevormd worden.
Het Zeeman-effect is genoemd naar de Leidse natuurkundige Pieter Zeeman, die dit effect van een magnetisch veld op het spectrum van een lichtbron in 1896 ontdekte. Daar dit effect in watermoleculen erg klein is, waren er voor Vlemmings onderzoek extreem nauwkeurige waarnemingen nodig. Daarom werden de data van de verschillende telescopen van het VLBI- netwerk twee keer met verschillende instellingen in de speciale computer (de correlator) in Socorro (New Mexico, USA) behandeld.
Deze resultaten van Vlemmings c.s. worden binnenkort gepubliceerd in het vakblad Astronomy & Astrophysics.
Volledig artikel
drs. Wouter Vlemmings
Sterrewacht Leiden
vlemming@strw.leidenuniv.nl
071- 5275831
dr. Huib Jan van Langevelde,
langevelde@jive.nl,
0521-596515