Gaia verfijnt onze kennis over de Poolster

 De baan van de nauwe begeleider van Polaris

Deze afbeelding toont de baan van de ster Polaris Ab rond de heldere Cepheïde-veranderlijke ster Polaris Aa; de periode bedraagt 29,59 jaar. Astronomen hebben een nieuwe analyse van de baan gecombineerd met nieuwe afstandsmetingen die zijn gedaan met behulp van de Gaia ruimtetelescoop om de eigenschappen van Polaris Aa beter te bepalen en die zijn heel anders dan voorheen werd aangenomen. Credit: Evans et al. 2018Onze poolster, Polaris, is een Cepheïde-veranderlijke ster. Dit is een ster waarvan de massa, leeftijd en andere eigenschappen zorgen voor periodieke trillingen die in verhouding staan met de intrinsieke helderheid van de ster. Dit is een extreem bruikbare eigenschap van Cepheïden. Deze eigenschappen zijn ontdekt door de astronome Henriette Leavitt en ze maken het mogelijk om deze sterren te gebruiken voor het bepalen van afstanden in het heelal. Door het vergelijken van de intrinsieke helderheid die wordt bepaald uit de periode (die eenvoudig is te meten) en die te vergelijken met de gemeten helderheid, de periode-helderheidsrelatie, kan de afstand worden berekend. Cepheïden in nabijgelegen sterrenstelsels die van ons af bewegen leveren ons de basis voor de beroemde afstand-snelheidsrelatie van sterrenstelsels die ten grondslag ligt aan het model van het uitdijende heelal (het Oerknal-model). Cepheïden zijn zo belangrijk dat ze ook gebruikt worden voor het begrijpen van de evolutie van sterren.

Polaris is niet alleen bekend als navigatiebaken voor reizigers in het verleden maar het is ook de meest nabije Cepheïde. Polaris bevindt zich op een afstand van 445,5 lichtjaar en de ster wordt intensief bestudeerd. Polaris maakt deel uit van een drievoudig stersysteem en astronomen vragen zich af in hoeverre de begeleidende sterren de evolutie van de hoofdster kunnen hebben beïnvloed. De ster die we met het blote oog kunnen zien heet Polaris Aa en deze ster heeft een nauwe begeleider die Polaris Ab heet en die met een periode van 29,59 jaar om de hoofdster heen draait. Polaris B draait weer om de eerste twee sterren heen maar bevindt zich veel verder weg. Dan zijn er nog twee andere sterren in de buurt, Polaris C en Polaris B en dit zijn mogelijk ook zwakke begeleiders.

Een team van astronomen heeft Polaris met behulp van de Hubble Space Telescope sinds 2005 waargenomen. In hun afbeeldingen konden ze de twee sterren Polaris Aa en Ab van elkaar onderscheiden en hun schijnbare scheiding gedurende hun baan om elkaar volgen; de beide sterren zijn momenteel slechts 12 Astronomische Eenheden ven elkaar gescheiden (ongeveer de afstand van Saturnus tot de Zon). Ze hebben hun resultaten samengevoegd met de onlangs vrijgegeven data van de Gaia ruimtetelescoop die bezig is om de posities van ruim 1 miljard sterren in ons sterrenstelsel zeer nauwkeurig in kaart te brengen. De afstand tot Polaris (bovenstaande aarde is de waarde die door Gaia is bepaald) lost een lange onzekerheid over de afstand tot de ster op die eerder op ongeveer 326 tot 522 lichtjaar werd geschat. De nieuwe, betrouwbare afstand beantwoordt meteen de intrinsieke helderheid en maakt het dus mogelijk om de periode-lichtkrachtrelatie van Polaris veel beter te bepalen.

Dat levert een hele andere situatie is anders dan de astronomen voorheen dachten. Polaris heeft een veel lagere massa (3,45 zonsmassa met een onzekerheid van ongeveer 22%) dan voorheen was voorspeld door conventionele Cepheïde-modellen (er was een waarde die in de buurt kwam van 7 zonsmassa). Ook is er bewijs gevonden dat Polaris Aa in het verleden massa heeft verloren en dat de ster ouder is dan modellen verwachten en dat de ster een gecompliceerde evolutie achter de rug heeft binnen het stersysteem en dat er al eens een samensmelting van sterren heeft plaatsgevonden. Deze kritische onderwerpen hebben geen grote gevolgen voor de algemene conclusies over Cepheïde-veranderlijke sterren maar ze laten wel zien dat een verdere verfijning van onze kennis over Cepheïden belangrijk is voor een nauwkeurige en eenduidige relatie van de periode-lichtkracht.

Bron: The Astrophysical Journal

 

Eerste publicatie: 9 september 2018
scitechdaily.com