Astronomen van de Universiteit van Warwick (VK) hebben overtuigend bewijs gevonden dat een nabije witte dwerg in feite het overblijfsel is van twee samengesmolten sterren — een bijzondere ontdekking die aan het licht kwam dankzij de ontdekking van koolstof in de hete atmosfeer van de ster met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop (Nature Astronomy, 6 augustus).
Witte dwergen zijn de compacte kernen van sterren die hun brandstof hebben verbruikt en zijn ingestort. Deze objecten zijn ongeveer zo groot als de aarde, maar veel zwaarder: doorgaans half zo zwaar als de zon. Ze bestaan uit een kern van koolstof en zuurstof, gehuld in een mantel van helium en waterstof. Hoewel witte dwergen talrijk zijn in het heelal, zijn exemplaren zwaarder dan de zon zeldzaam. Toch is dat precies wat de Britse astronomen nu hebben ontdekt.
In hun vandaag gepubliceerde onderzoeksverslag maken de onderzoekers bekend dat de 130 lichtjaar verre witte dwerg WD 0525+526 twintig procent meer massa heeft dan onze zon. Daarmee behoort hij tot de ‘ultra-zware’ witte dwergen, waarvan nog niet helemaal duidelijk is hoe ze worden gevormd.
Zo’n witte dwerg zou kunnen ontstaan door de ineenstorting van een zware ster, maar uit ultraviolette gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop blijkt dat bij WD 0525+526 kleine hoeveelheden koolstof vanuit de kern naar zijn waterstofrijke atmosfeer opstijgen. En dat wijst erop dat deze witte dwerg niet uit één enkele zware ster is voortgekomen.
‘De ontdekking van kleine hoeveelheden koolstof in zijn atmosfeer is een duidelijk teken dat deze zware witte dwerg waarschijnlijk het overblijfsel is van een fusie tussen twee botsende sterren’, aldus Snehalata Sahu, onderzoeker aan de Universiteit van Warwick.
Normaal gesproken vormen waterstof en helium een dikke mantel om de kern van een witte dwerg, waardoor elementen zoals koolstof verborgen blijven. Maar bij een fusie van twee sterren kunnen de lagen waterstof en helium bijna volledig verbranden. De resulterende enkelvoudige ster houdt dan een zeer dunne atmosfeer over die niet kan voorkomen dat er koolstof aan de oppervlakte komt – precies wat is aangetroffen bij WD 0525+526.
Maar met dit stellaire overblijfsel is ook iets vreemds aan de hand: het heeft ongeveer honderdduizend keer zo weinig koolstof aan zijn oppervlak dan andere samengesmolten sterren. De combinatie van het lage koolstofgehalte en de hoge temperatuur van de ster (vier keer zo heet als de zon), suggereert dat WD 0525+526 in een vroeger ontwikkelingsstadium verkeert dan vergelijkbare sterren.
Ook is onduidelijk hoe de koolstof bij deze veel hetere ster überhaupt aan het oppervlak komt. De overige fusieresten bevinden zich in een later ontwikkelingsstadium en zijn voldoende afgekoeld om via convectie koolstof naar het oppervlak te brengen. WD 0525+526 is echter veel te heet voor dit scenario. Vermoed wordt nu dat bij deze ster de koolstof slechts heel geleidelijk doordringt tot de bovenliggende waterstof-rijke atmosfeer. Dit betekent dat er, naarmate WD 0525+526 verder afkoelt, geleidelijk meer koolstof aan zijn oppervlak zou moeten verschijnen. (EE)
Ultraviolet light reveals the aftermath of rare star collision