Wetenschappers hebben onthuld waarom sommige witte dwergen op mysterieuze wijze stoppen met afkoelen. Dit verandert de ideeën over hoe oud sterren werkelijk zijn en wat er met hen gebeurt als ze sterven.

Algemeen wordt aangenomen dat witte dwergsterren 'dode sterren' zijn die in de loop van de tijd voortdurend afkoelen. In 2019 ontdekten gegevens van de Gaia-satelliet van de European Space Agency (ESA) echter een populatie witte dwergsterren die al meer dan acht miljard jaar niet meer afkoelen. Dit suggereerde dat sommige witte dwergen aanzienlijk extra energie kunnen genereren, wat in tegenspraak is met het klassieke 'dode ster'-beeld, en astronomen wisten aanvankelijk niet zeker hoe dit kon gebeuren.

Vandaag is nieuw onderzoek gepubliceerd in Nature , onder leiding van Dr. Antoine Bédard van de Universiteit van Warwick en Dr. Simon Blouin van de Universiteit van Victoria (Canada), onthult het mechanisme achter deze verbijsterende observatie.

Ruim 97% van de sterren in de Melkweg zullen uiteindelijk witte dwergen worden. Wetenschappers hebben lang gedacht dat deze sterren aan het einde van hun leven zijn. Nadat ze hun kernenergiebron hebben uitgeput, stoppen ze met het produceren van warmte en koelen ze af totdat het dichte plasma in hun binnenste bevriest tot een vaste toestand en de ster van binnenuit stolt. Dit afkoelingsproces kan miljarden jaren duren.

Volgens het nieuwe onderzoek bevriest bij sommige witte dwergen het dichte plasma in het binnenste niet zomaar van binnenuit. In plaats daarvan hebben de vaste kristallen die bij bevriezing worden gevormd een lagere dichtheid dan de vloeistof en willen daarom blijven drijven. Terwijl de kristallen naar boven drijven, verplaatsen ze de zwaardere vloeistof naar beneden. Bij het transport van zwaarder materiaal naar het centrum van de ster komt zwaartekrachtsenergie vrij, en deze energie is voldoende om het afkoelingsproces van de ster miljarden jaren lang te onderbreken.

Antione Bédard, een onderzoeksmedewerker aan de Universiteit van Warwick, zei:‘Deze verklaring komt overeen met alle observationele eigenschappen van de ongewone witte dwergpopulatie. Dit is de eerste keer dat dit transportmechanisme is waargenomen in welk type ster dan ook, en dat is opwindend:het gebeurt niet elke dag dat we een heel nieuw astrofysisch fenomeen ontdekken."

De onderzoekers hebben een hypothese over waarom dit bij sommige sterren gebeurt, maar bij andere niet. Simon Blouin, een National Fellow van het Canadian Institute of Theoretical Astrophysics aan de Universiteit van Victoria, legde uit:‘Het verschil is waarschijnlijk te wijten aan de samenstelling van de ster. Sommige witte dwergsterren worden gevormd door de samensmelting van twee verschillende sterren. om de witte dwerg te vormen, verandert het de samenstelling van de ster op een manier die de vorming van zwevende kristallen mogelijk maakt."

Deze nieuwe ontdekking vereist niet alleen een herziening van de astronomieboeken, maar ook dat astronomen opnieuw moeten kijken naar het proces dat ze gebruiken om de leeftijd van sterrenpopulaties te bepalen. Momenteel worden witte dwergen routinematig gebruikt als leeftijdsindicatoren:hoe koeler een witte dwerg is, hoe ouder hij wordt verondersteld te zijn. Vanwege de extra vertraging in de afkoeling die bij sommige witte dwergen wordt aangetroffen, kunnen sommige sterren met een bepaalde temperatuur echter miljarden jaren ouder zijn dan eerder werd gedacht.

Bédard voegde hieraan toe:"Het transportmechanisme dat we hebben blootgelegd betekent dat sommige witte dwergen miljarden jaren zo helder schijnen als 'normale' sterren. Dit bemoeilijkt ouderdomsdatering en ons gebruik van witte dwergen om de vorming van onze Melkweg te reconstrueren." P>

Meer informatie: Simon Blouin, Drijvende kristallen stoppen de afkoeling van witte dwergsterren, Natuur (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07102-y. www.nature.com/articles/s41586-024-07102-y

Journaalinformatie: Natuur

Aangeboden door Universiteit van Warwick