Astronomen bepalen massa en leeftijd van Mimosa

De ster Bèta Crucis komt voor in de vlaggen van Australië, Brazilië, Nieuw Zeeland, Papoea Nieuw Guinea en Samoa.

Bèta Crucis
Beta Crucis. Image credit: Naskies at en.wikipedia / CC BY-SA 3.0.

Bèta Crucis is een drievoudig stersysteem op een afstand van ongeveer 280 lichtjaar van de Aarde. De ster is ook bekend als HD 111123, HIC 62434, Becrux en Mimosa en het is de op een na helderste ster van het sterrenbeeld Crux – Zuiderkruis en in helderheid de 20ste ster aan de sterrenhemel.

De hoofdster van het systeem, bèta Crucis A is een bèta Cepheïde veranderlijke ster met snelle helderheidsvariaties. De tweede ster, bèta Crucis B is een hoofdreeksster van spectraalklasse B2. De derde ster is een ster met een lage massa die nog niet op de hoofdreeks is aangekomen.

Om de leeftijd en de massa van bèta Crucis A te kunnen bepalen combineerden  astronomen asteroseismologie, de studie van de regelmatige bewegingen van de ster, met polarimetrie, de meting van de oriëntatie van lichtgolven.

Asteroseismologie maakt gebruik van seismische golven die rond het binnenste van de ster kaatsen en meetbare veranderingen in het licht van de ster veroorzaken. Het onderzoeken van het binnenste van sterren die later als een supernova zullen exploderen is altijd al lastig geweest.

In het onderzoek analyseerden de onderzoekers gegevens van de WIRE en TESS satellieten van de NASA en hoge resolutie spectroscopische gegevens van de ESO en polarimetrische gegevens van het Siding Spring Observatorium en  het Penrith Observatory van de Western Sydney University.

De onderzoekers wilden een oud idee onderzoeken. In 1979 werd voorspeld dat polarimetrie het potentieel had om het binnenste van sterren te meten maar tot nu toe was dit niet mogelijk. De grootte van het effect is namelijk erg klein en het vereist dus een uiterst nauwkeurige polarimeter,

Het onderzoeksteam bepaalde dat bèta Crucis A een massa van ongeveer 14,5 zonsmassa heeft en ongeveer 11 miljoen jaar oud is. Het is daarmee de zwaarste ster tot nu toe waarvan de leeftijd met behulp van asteroseismologie is bepaald.

Door de drie soorten langetermijngegevens samen te analyseren konden de onderzoekers de dominante modusgeometrieën van Mimosa identificeren. Dit opende de weg naar het wegen en de ouderdomsdatering van de ster met behulp van seismische methoden.

Deze polarimetrische studie van Mimosa opent een nieuwe weg voor asteroseismologie van heldere zware sterren.

Hoewel deze sterren de meest productieve chemische fabrieken van ons sterrenstelsel zijn worden ze tot nu toe het minst asteroseismisch geanalyseerd en dat heeft te maken met de moeilijkheidsgraad van dergelijke onderzoeken.

Het artikel van het team werd in Nature Astronomy gepubliceerd.

Artikel: D.V. Cotton et al. Polarimetric detection of non-radial oscillation modes in the β Cephei star β Crucis. Nat Astron, published online December 6, 2021; doi: 10.1038/s41550-021-01531-9

Eerste publicatie: 9 december 2021
Bron: Sci-News