Een van de geweldige dingen van wetenschap is dat, wanneer je een nieuw object in de ruimte begint te observeren, je weet nooit zeker wat je zult vinden.

We kregen hier een fantastische herinnering aan tijdens observaties die waren ontworpen om te controleren of nabije sterren planetaire metgezellen hadden. Onze waarnemingen bevestigden de ontdekking van een paar planeten, maar leverde ook een onverwachte verrassing op.

Onder onze kandidaten lag het lijk van een ster – een witte dwerg – een ontdekking die we deze maand in de Astrofysisch tijdschrift .

De zoektocht naar stellaire wobbles

Ons verhaal begint met een onderzoek genaamd de Anglo-Australian Planet Search (AAPS), die 17 jaar lang op zoek was naar buitenaardse werelden met behulp van de 3,9-meter Anglo-Australische Telescoop bij Siding Spring Observatory in New South Wales.

We zeggen vaak dat een planeet om een ​​ster draait (de aarde draait om de zon, bijvoorbeeld), maar de waarheid is iets gecompliceerder. In plaats daarvan, de twee banen rond hun gemeenschappelijk zwaartepunt. Als resultaat, een ster die een planeet herbergt zal wiebelen, heen en weer schommelen in de tijd.

Radiale snelheidsonderzoeken zoeken naar planeten door te proberen die veelbetekenende wiebelen te detecteren. Gedurende zijn leven, de AAPS ontdekte op deze manier meer dan 40 planeten.

Maar het is vrijwel zeker dat er meer planeten onontdekt bleven in de AAPS-gegevens. Dus gingen we op zoek naar die verborgen werelden.

In verschillende gevallen vonden we sterren die duidelijke tekenen van wiebelen vertoonden, maar waarvoor minder dan een volledige baan was voltooid. Zonder een volledige baan te observeren, we weten niet of de metgezellen die de wiebel veroorzaken planeten zijn, of andere sterren.

Dus hoe kunnen we uitzoeken wat we hebben gevonden?

Directe beeldvorming – een nieuwe truc

We identificeerden 21 sterren waar omheen een planeet zou kunnen zijn, maar voor de zekerheid we hadden meer gegevens nodig. Helaas, de AAPS was geëindigd, dus we moesten iets innovatiefs doen.

Voor elk van onze sterren, er waren twee mogelijkheden:of de wiebel wordt veroorzaakt door een planeet, of door iets groters (zoals een bruine dwerg of een onzichtbare stellaire metgezel).

Dankzij recente ontwikkelingen in astronomische beeldvormingstechnieken kunnen we nu 's werelds grootste telescopen gebruiken om naar nabije sterren te kijken en objecten heel dichtbij te zien - dichterbij dan ooit tevoren.

We gebruikten de 8,1 m Gemini-Zuid-telescoop in Chili om hoge resolutiebeelden van onze doelsterren te verkrijgen, om te zien of we eerder verborgen metgezellen konden zien.

Ondanks de kracht van de techniek, alle planeten rond onze doelen zouden onzichtbaar blijven. Maar als de waargenomen schommelingen werden veroorzaakt door massievere objecten, we zouden die objecten moeten kunnen zien en dus de planetaire hypothese kunnen uitsluiten.

Het eigenaardige geval van HD 118473

Voor 20 van onze doelen, dingen gingen zoals we hadden verwacht. In sommige gevallen, we ontdekten een voorheen onontdekte stellaire metgezel. In andere, we kunnen massale metgezellen uitsluiten, ons vertrouwen geven in de aanwezigheid van planeten rond die sterren.

Maar voor één ster, dingen werden raar. Op basis van de wobble-gegevens, we wisten dat de laagst mogelijke massa de metgezel zou kunnen hebben is ongeveer 0,44 keer de massa van de zon. Dat is veel te groot om een ​​planeet te zijn.

Met zoveel massa, we zouden verwachten dat de metgezel een ster zou zijn, zwakker en koeler dan de zon, maar goed zichtbaar met Gemini-Zuid.

Maar toen we naar onze beelden keken, geen begeleidende ster was zichtbaar.

Een macabere draai

De radiale snelheidsgegevens zijn duidelijk - er is een enorme metgezel in een baan om HD118473, waardoor die ster met een periode van 5,67 jaar heen en weer wiebelde.

Maar het kan geen planeet zijn (het is veel te massief), en het kan geen ster zijn (we zouden het kunnen zien). Dus wat zou het kunnen zijn?

Het antwoord komt neer op de manier waarop sterren leven en sterven.

Zo groot als sterren zijn, hun brandstofvoorraad is niet onbeperkt. Uiteindelijk raakt de brandstof op en is het einde van het leven van de ster nabij. Hoe massiever de ster, hoe spectaculairder dat einde zal zijn.

Een ster als de zon zal uiteindelijk opzwellen tot een rode reus, zal dan zijn buitenste lagen afblazen, het creëren van een spectaculaire planetaire nevel, en een gloeiende sintel achterlatend - de kern, kaal en blootgesteld aan de ruimte.

Die kern is een witte dwerg - ongeveer zo groot als de aarde, maar met de massa van een ster. Klein, vergeleken met de ster waar het vandaan kwam, de witte dwerg koelt geleidelijk af en vervaagt in de loop van miljarden jaren tot de vergetelheid.

Meer massieve sterren sterven op gewelddadige wijze - als supernova's die hele sterrenstelsels overtreffen. Maar ze laten ook lijken achter die vaag en moeilijk te herkennen zijn. Neutronensterren – zo groot als een stad, maar met een massa groter dan de zon – en zwarte gaten – klein en onzichtbaar, behalve wanneer ze iets verslinden.

Dit alles brengt ons terug naar onze verborgen metgezel naar HD118473 – de massa van een ster, maar te zwak om te zien. Wat kan het zijn?

Een onverwacht oud relikwie

Het meest waarschijnlijke antwoord is dat de verborgen metgezel een witte dwerg is. In het verre verleden, HD118473 was een dubbelster waarvan de twee componenten helder schitterden terwijl ze om hun gemeenschappelijk zwaartepunt draaiden.

Een paar miljard jaar lang Er is niets veranderd, totdat de zwaardere van de sterren het einde van zijn leven bereikte. Het zwol op tot een rode reus en wierp toen zijn buitenste lagen af, een witte dwerg achterlatend, te zwak voor ons om te detecteren.

De metgezel van de witte dwerg gaat op dit moment door de ruimte, nog steeds wervelend in een hemelse wals met wat overblijft van zijn metgezel. een schemerige, verborgen relikwie om jagers op exoplaneten te misleiden, en een herinnering aan hoe de wetenschap altijd een andere verrassing heeft die om de hoek wacht.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.