Kosmische slang laat zien hoe zware sterren sterven

Apep - een kosmische slang
Dit is een opname van Apep die is gemaakt op een golflengte van 8 micron in het infrarode deel van het spectrum. De opname is gemaakt met behulp van de VISIR-camera gekoppeld aan de Very Large Array van de ESO die staat opgesteld op Mount Paranal in Chili. Credit: Universiteit van Sydney/ESO

Astronomen hebben een uniek dubbelstersysteem ontdekt bestaande uit een paar zware Wolf-Rayet-sterren. Dit zijn sterren waarvan men denkt dat ze op het punt staan om als supernova te exploderen. Het systeem heeft een hele elegante spiraal van stof gevormd die goed kan worden verklaard als een ster in het systeem extreem snel om zijn as draait. Het bestaan van dergelijke sterren is nooit eerder bevestigd maar men denkt dat ze sterven ze de meest krachtige explosies in het heelal veroorzaken waarbij zeer sterke gammastraling vrijkomt.

Wolf-Rayet-sterren vertegenwoordigen de laatste fase in de evolutie van de zwaarste sterren die als supernova exploderen. Het zijn de heetste sterren in het heelal en de blazen enorm sterke winden van heet gas weg.

Als Wolf-Rayet-sterren een dubbelstersysteem vormen dan kan de botsing tussen de winden van de twee sterren gigantische stofwolken veroorzaken die een mooie spiraalvorm aankunnen nemen als de sterren om elkaar heen draaien.

Aan de universiteit van Sydney ontdekte hoofdauteur Joseph Callingham van het Nederlandse Instituut voor Radio Astronomie (ASTRON) een nieuwe heldere ster op een afstand van ongeveer 8000 lichtjaar die was omgeven voor een mooie en zeldzame spiraal.

De onderzoekers noemden het stersysteem “Apep”, naar een slangengod uit de oude Egyptische mythologie die de sterfelijke vijand is van de zonnegod Ra. Volgens een van de medeauteurs past de naam goed omdat de stofwolk lijkt op een opgedraaide slang die de centrale ster aanvalt.

Toen de onderzoekers echter de structuur van de stofwolk ontrafelden ontdekten ze iets vreemds. Ze maakten gebruik van de Very Large Telescope (VLT) in Chili en de Anglo-Australian Telescope (AAT) in Australië om de snelheid van het uitgestoten gas te bepalen. Dit gaf hun bewijs dat de winden inderdaad snelheden van 12 miljoen kilometer per uur konden bereiken, en dat ontzettend snel.

Men zou verwachten dat het stof afkomstig van dit gas eenzelfde snelheid zou hebben. Maar toen de astronomen een jaar later weer de stofwolk fotografeerden duidde de veranderde vorm op een veel lagere expansiesnelheid. Het stof bleek met een snelheid van slechts 2 miljoen kilometer per uur te bewegen. Hoe passen die twee getallen dan bij elkaar? Het lijkt erop dat het stof zich in het midden van een orkaan bevindt maar helemaal niet beweegt.

De enige manier om dit te verklaren is als de Wolf-Rayet-ster gas met verschillende snelheden uitstoot. Aan de polen stoot Apep volgens de spectra heet en snel bewegend gas uit maar aan de evenaar is dit gas veel langzamer en heeft het een grotere dichtheid. Dergelijke anisotropische winden zijn een bekend product van snel draaiende sterren.

Volgens de onderzoekers kunnen dergelijke verschillende winden ontstaan via kritische rotatie: een van de sterren van Apep draait zó snel om zijn as dat hij zichzelf bijna uit elkaar trekt. Aan de evenaar zorgen de draaiingskrachten ervoor dat het gas nagenoeg gewichtsloos is en daardoor stroomt het langzamer van de evenaar weg en heeft het daar ook een hogere dichtheid.

De begeleider van Apep is vermoedelijk ook een Wolf-Rayet-ster die zijn eigen gas uitstoot en dat gas raakt de schijf van de andere ster met tussenpozen. Er ontstaat alleen stof als de banen van het gas elkaar kruisen. Hiermee kan de ingewikkelde vorm van de stofwolk worden verklaard.

Het Wolf-Rayet stadium is de laatste fase voordat de ster als een supernova explodeert. In de meeste supernovamodellen is een kritische rotatie noodzakelijk om de vurige dood vergezeld te laten gaan van de meest energetische explosie in het heelal die we kennen: een langdurige uitbarsting van gammastraling.

Uitbarstingen van gammastraling zijn tot nu toe alleen in andere sterrenstelsels waargenomen en dan ook nog eens op grote afstand. Astronomen hebben wel al gespeculeerd over bewijs dat in een ver verleden een dergelijke uitbarsting heeft plaatsgevonden. De onderzoekers hadden nooit gedacht iets dergelijks in ons eigen melkwegstelsel aan te treffen.

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy en werd uitgevoerd door Dr. Joseph Callingham van het Nederlandse Instituut voor Radio Astronomie (ASTRON), Professor Peter Tuthill van de universiteit van Sydney, Dr. Benjamin Pope van de universiteit van New York, Dr. Peredur Williams van de universiteit van Edinburgh, professor Paul Crowther van de universiteit van Sheffield, Mark Edwards van de universiteit van Sydney, Dr. Barnaby Norris van de universiteit van Sydney en Dr. Lucyna Kedziora-Chudczer van de universiteit van New South Wales.

 

 

Eerste publicatie: 21 november 2018
Bron:AstroWatch