De kosmische oorsprong van koolstof, een fundamentele bouwsteen van het leven, is nog onzeker. Massieve sterren spelen een belangrijke rol bij de synthese van alle zware elementen, van koolstof en zuurstof tot ijzer enzovoort. Maar ook al worden de meeste massieve sterren in meerdere systemen geboren, de nucleosynthesemodellen tot nu toe hebben bijna uitsluitend enkele sterren gesimuleerd. Een internationaal team van astrofysici heeft nu de "koolstofvoetafdruk" berekend van massieve sterren die hun envelop in een binair systeem verliezen.

Twee keer zoveel

"Vergeleken met een enkele ster, de gemiddelde massieve ster in een dubbelstersysteem produceert twee keer zoveel koolstof, " meldt Robert Farmer (MPA &UvA), de hoofdauteur van de studie. "Tot voor kort, de meeste astrofysici negeerden dat massieve sterren vaak deel uitmaken van een dubbelstersysteem. Wij onderzochten, Voor de eerste keer, hoe een binair zijn de elementen die ze produceren verandert."

De meeste sterren, inclusief onze eigen ster de zon, worden aangedreven door waterstof te fuseren tot helium. In hun 'gouden jaren', "na het voltooien van ongeveer 90% van hun leven, ze beginnen helium om te zetten in koolstof en zuurstof. Sterren zoals de zon stoppen hier, maar massieve sterren kunnen koolstof blijven samensmelten tot zwaardere elementen tot ijzer.

De grote uitdaging

De grote uitdaging is niet hoe koolstof te produceren, maar hoe krijg je het uit de ster, voordat het wordt vernietigd. In enkele sterren is dit erg moeilijk. Sterren in binaire systemen kunnen interageren en massa overbrengen naar een begeleider. De ster die delen van zijn massa verliest, ontwikkelt een koolstofrijke laag dicht bij het oppervlak, die wordt uitgeworpen wanneer de ster explodeert als een supernova.

"Het is misschien niet eerlijk om dubbelsterren de schuld te geven van broeikasgassen die de opwarming van de aarde veroorzaken, ’ zegt Selma de Mink gekscherend, co-auteur van deze studie en directeur van de nieuwe sterrenafdeling van MPA, "Maar is het niet cool om jezelf in je arm te knijpen en je te realiseren dat de koolstof in je huid waarschijnlijk in een dubbelster is gemaakt?"

Andere soorten sterren

Astronomen onderzoeken ook andere soorten sterren die koolstof kunnen produceren, zoals bijvoorbeeld, rode reuzensterren of explosies van witte dwergsterren. Maar tot nu toe lijkt het erop dat massieve sterren, en volgens deze nieuwe studie in het bijzonder dubbelsterren, maken het grootste deel van de kosmische koolstof uit.

"Onze bevindingen zijn een kleine maar belangrijke stap op weg naar een beter begrip van de rol van massieve sterren bij het produceren van de elementen waarvan we zelf zijn gemaakt, " zegt tweede auteur Eva Laplace, die binnenkort haar Ph.D. scriptie over dit onderwerp aan de UvA. "Tot nu toe hebben we slechts één type binaire interactie onderzocht. Er zijn veel andere mogelijke lotgevallen voor een ster die in de directe nabijheid van een metgezel is geboren - en vele andere elementen om te onderzoeken."

De resultaten die in deze studie worden gepresenteerd, zijn dus slechts de eerste in een systematisch onderzoek naar de impact van hoe een naaste metgezel de chemische opbrengsten van massieve sterren zal beïnvloeden.