Wetenschap
Prachtige nevel, gewelddadige geschiedenis:botsing van sterren lost stellair mysterie op
Toen astronomen naar een stellair paar keken in het hart van een verbluffende wolk van gas en stof, stond hen een verrassing te wachten. Sterparen lijken doorgaans erg op elkaar, net als tweelingen, maar in HD 148937 lijkt de ene ster jonger en is, in tegenstelling tot de andere, magnetisch.
Nieuwe gegevens van de European Southern Observatory (ESO) suggereren dat er oorspronkelijk drie sterren in het systeem waren, totdat twee ervan botsten en samensmolten. Deze gewelddadige gebeurtenis creëerde de omringende wolk en veranderde voor altijd het lot van het systeem.
‘Toen ik achtergrondinformatie deed, viel het me op hoe bijzonder dit systeem leek’, zegt Abigail Frost, astronoom bij ESO in Chili en hoofdauteur van het onderzoek:‘Een magnetische massieve ster heeft een stellaire fusie meegemaakt’, gepubliceerd in Wetenschap .
Het systeem, HD 148937, bevindt zich op een afstand van ongeveer 3800 lichtjaar van de aarde in de richting van het sterrenbeeld Norma. Het bestaat uit twee sterren die veel massiever zijn dan de zon en omgeven door een prachtige nevel, een wolk van gas en stof. "Een nevel rond twee massieve sterren is een zeldzaamheid, en het gaf ons echt het gevoel dat er iets cools moest zijn gebeurd in dit systeem. Als we naar de gegevens kijken, nam de koelte alleen maar toe."
‘Na een gedetailleerde analyse konden we vaststellen dat de massievere ster veel jonger lijkt dan zijn begeleider, wat geen enkele zin heeft, aangezien ze tegelijkertijd zouden moeten zijn ontstaan’, zegt Frost. Het leeftijdsverschil (de ene ster lijkt minstens 1,5 miljoen jaar jonger te zijn dan de andere) suggereert dat iets de massievere ster verjongd moet hebben.
Een ander stukje van de puzzel is de nevel rond de sterren, bekend als NGC 6164/6165. Het is 7.500 jaar oud, honderden keren jonger dan beide sterren. De nevel vertoont ook zeer grote hoeveelheden stikstof, koolstof en zuurstof. Dit is verrassend omdat deze elementen normaal gesproken diep in een ster worden verwacht, en niet daarbuiten; het is alsof een gewelddadige gebeurtenis hen heeft bevrijd.
Om het mysterie te ontrafelen heeft het team negen jaar aan gegevens verzameld van de PIONIER- en GRAVITY-instrumenten, beide op ESO's Very Large Telescope Interferometer (VLTI), gelegen in de Atacama-woestijn in Chili. Ze gebruikten ook archiefgegevens van het FEROS-instrument van de ESO-sterrenwacht op La Silla.
‘We denken dat dit systeem oorspronkelijk minstens drie sterren had; twee daarvan moesten op een bepaald punt in de baan dicht bij elkaar staan, terwijl een andere ster veel verder weg stond’, legt Hugues Sana uit, professor aan de KU Leuven in België en hoofdonderzoeker. van de waarnemingen.
‘De twee binnenste sterren smolten op een gewelddadige manier samen, waardoor een magnetische ster ontstond en wat materiaal werd uitgestoten, waardoor de nevel ontstond. De verder weg gelegen ster vormde een nieuwe baan met de nieuw samengevoegde, nu magnetische ster, waardoor de dubbelster ontstond die we vandaag de dag zien. in het centrum van de nevel."
“Het fusiescenario zat al in mijn hoofd in 2017 toen ik nevelwaarnemingen bestudeerde die waren verkregen met de Herschel-ruimtetelescoop van het European Space Agency”, zegt co-auteur Laurent Mahy, momenteel senior onderzoeker bij de Koninklijke Sterrenwacht van België.
‘Het vinden van een leeftijdsverschil tussen de sterren suggereert dat dit scenario het meest plausibel is en dat het alleen mogelijk was om dit aan te tonen met de nieuwe ESO-gegevens.’
Dit scenario verklaart ook waarom een van de sterren in het systeem magnetisch is en de andere niet – nog een bijzonder kenmerk van HD 148937 dat in de VLTI-gegevens is opgemerkt.
Tegelijkertijd helpt het een al lang bestaand mysterie in de astronomie op te lossen:hoe massieve sterren hun magnetische velden krijgen. Hoewel magnetische velden een veelvoorkomend kenmerk zijn van sterren met een lage massa, zoals onze zon, kunnen massievere sterren magnetische velden niet op dezelfde manier in stand houden. Toch zijn sommige massieve sterren inderdaad magnetisch.
Astronomen vermoedden al een tijdje dat massieve sterren magnetische velden konden verwerven als twee sterren samensmelten. Maar dit is de eerste keer dat onderzoekers dergelijk direct bewijs vinden dat dit gebeurt. In het geval van HD 148937 moet de fusie recentelijk hebben plaatsgevonden.
‘Het magnetisme in massieve sterren zal naar verwachting niet erg lang duren vergeleken met de levensduur van de ster, dus het lijkt erop dat we deze zeldzame gebeurtenis al heel kort nadat het heeft plaatsgevonden hebben waargenomen,’ voegt Frost toe.
ESO's Extremely Large Telescope (ELT), die momenteel in aanbouw is in de Chileense Atacama-woestijn, zal onderzoekers in staat stellen gedetailleerder uit te zoeken wat er in het systeem is gebeurd, en misschien nog meer verrassingen aan het licht te brengen.