Astronomen vinden populatie van gestripte heliumsterren in Magelhaanse Wolken
Door de waterstofrijke lagen van een hoofdreeksster te verwijderen wordt de heliumrijke kern blootgelegd. Dergelijke gestripte heliumsterren zijn bekend bij hoge en lage massa’s, maar niet bij tussenliggende massa’s, ondanks theoretische voorspellingen dat ze veel voorkomen. In een nieuw onderzoek gebruikten astronomen van de universiteit van Toronto en elders ultraviolette fotometrie om kandidaat-gestripte heliumsterren te identificeren in twee nabijgelegen dwergstelsels – de Grote en Kleine Magelhaanse Wolken – en observeerden vervolgens 25 van dergelijke kandidaat-sterren met optische spectroscopie. De meeste van deze systemen bleken binaire systemen te zijn, waarbij de begeleidende sterren waarschijnlijk de buitenste waterstofrijke lagen van de heliumsterren hadden verwijderd.
De waterstofrijke buitenste lagen van massieve sterren kunnen worden verwijderd door interacties met een dubbelster.
Theoretische modellen voorspellen dat dit strippen een populatie hete heliumsterren met een massa van 2 tot 8 zonsmassa oplevert. Tot nu toe is echter slechts één zo’n system geïdentificeerd.
Volgens Maria Drout, astronoom aan de universiteit van Toronto was dat een opvallend groot gat. Als zou blijken dat deze sterren zeldzaam zijn dan klopt het hele theoretische raamwerk voor al deze verschillende verschijnselen niet, met gevolgen voor supernova’s, zwaartekrachtgolven en het licht van verre sterrenstelsels.
Naar deze bevinding laat zien dat deze sterren echt bestaan. In de toekomst zal men veel gedetailleerdere natuurkunde met deze sterren kunnen doen.
Voorspellingen over het aantal samensmeltingen van neutronensterren dat we zouden moeten zien, bijvoorbeeld afhankelijk van de eigenschappen van deze sterren, zoals hoeveel materiaal er vrijkomt bij stellaire winden. Nu kan men dat voor het eerst meten, terwijl astronomen dat al eerder hebben geëxtrapoleerd.
Dr. Drout en haar collega’s ontwierpen een nieuw onderzoek om in het ultraviolette deel van het spectrum te kijken, waar extreem hete sterren het grootste deel van hun licht uitzenden.
Met behulp van gegevens van de Swift Ultra-Violet/Optical Telescope verzamelden de astronomen de helderheid van miljoenen sterren in de Grote en Kleine Magelhaanse Wolken, twee van de meest nabije sterrenstelsels.
Ze ontwikkelden de eerste breedveld-UV-catalogus van de Magelhaanse Wolken en gebruikten UV-fotometrie om systemen met ongebruikelijke UV-emissies te detecteren, wat de mogelijke aanwezigheid van een gestripte ster signaleert.
Ze voerden een pilotstudie uit van 25 objecten, waarbij ze tussen 2018 en 2022 optische spectroscopie bedreven met de Magellan-telescopen van de Las Campanas Sterrenwacht,
Deze gestripte sterren hadden hogere temperaturen (60.000 tot 100.000 Kelvin), een hoge oppervlaktezwaartekracht en waterstofarme oppervlakken; 16 sterren vertoonden ook een binaire beweging.
Dr. Drout en haar coauteurs stellen dat deze sterren uiteindelijk zullen ontploffen als waterstofarme supernova’s.
Er wordt ook gedacht dat deze objecten nodig zijn om neutronensterfusies te vormen, zoals objecten die zwaartekrachtsgolven uitzenden die vanaf de Aarde zijn gedetecteerd door het LIGO-experiment.
De onderzoekers geloven zelfs dat een paar objecten in hun huidige steekproef gestripte sterren zijn met neutronensterren of metgezellen van zwarte gaten.
Deze objecten bevinden zich in een stadium vlak voordat ze dubbelneutronensterren of neutronensterren plus zwarte gatensystemen worden die uiteindelijk zouden kunnen samensmelten.
Veel sterren maken deel uit van een dubbelstersysteem waarbij ze als een binair paar om elkaar heen draaien. Het zijn geen eenzame reuzen, maar onderdeel van dynamische duo’s die gedurende hun hele leven met elkaar interacteren en elkaar beïnvloeden.
Het onderzoek werpt licht op deze fascinerende relaties en onthult een heelal dat veel meer met elkaar verbonden en actiever is dan men zich eerdere had voorgesteld.
Net zoals mensen sociale wezens zijn, zijn ook sterren, vooral de massieve zelden alleen.
De resultaten van het onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Science.
Artikel: M.R. Drout et al. 2023. An observed population of intermediate-mass helium stars that have been stripped in binaries. Science 382 (6676): 1287-1291; doi: 10.1126/science.ade4970
Eerste publicatie: 16 december 2023
Bron: sci-news
