Rode dwergen zijn de meest voorkomende en langstlevende sterren

De ster van Sholz
Artist impression van de ster van Sholz bestaande uit een rode dwerg waar een bruine dwerg om heen draait.

Rode dwergsterren vormen de grootste groep sterren in ons sterrenstelsel maar omdat ze nauwelijks licht uitzenden kunnen we ze vanaf de Aarde niet goed waarnemen. Doordat ze weinig licht uitstralen kunnen deze sterren vele malen ouder worden dan onze Zon.

Wetenschappers denken dat 20 van de 30 meest nabije sterren allemaal rode dwergen zijn. Proxima Centauri, de dichtstbijzijnde ster is een rode dwerg.

De term “rode dwerg” verwijst niet naar één type ster. De term, wordt vaak gebruikt voor de koudste objecten zoals K en M dwergen (dit zijn echte sterren) en bruine dwergen (vaak mislukte sterren genoemd omdat er geen kernfusie in hun kernen plaatsvindt).

Er is geen echte definitie van wat een rode dwerg precies is. In het algemeen gebruiken astronomen de term “rode dwerg” voor alle sterren van spectraalklasse K5V tot M5V.

Ontstaan en kenmerken

Rode dwergen ontstaan net als andere sterren als hoofdreekssterren. Een wolk van gas en stof trekt als gevolg van de zwaartekracht samen en begint te draaien. Het materiaal klontert in het centrum samen en als het daar een kritische temperatuur heeft bereikt komt er kernfusie op gang.

Rode dwergen zijn ook kleine sterren, ze hebben een massa tussen 7,5% en 50% van de massa van de Zon. Hun geringe grootte betekent dat ze op een lagere temperatuur branden. Ze bereiken maximaal een temperatuur van 3500 °C. Onze Zon heeft een temperatuur aan het oppervlak van ongeveer 5500 °C. De lagere temperatuur betekent ook dat rode dwergen vele malen lichtzwakker zijn dan sterren zoals onze Zon.

Door hun lagere temperatuur verbranden ze ook veel minder snel hun voorraad waterstof. Zwaardere sterren verbranden hun waterstof alleen in hun kern alvorens ze aan het einde van hun levenscyclus komen. Maar rode dwergen verbruiken al hun waterstof zowel in de kern als buiten de kern. Dit zorgt er voor dat ze biljoenen jaren oud kunnen worden. Ze kunnen dus veel ouder worden dan de 10 miljard jaar die onze Zon meegaat.

De buren van de Zon
Een diagram van de meest nabije sterren tot de Zon (tussen haakjes het jaar waarop die afstand werd bepaald). Astronomen hebben geconcludeerd dat de planeet in een baan om de ster van Barnard mogelijk een atmosfeer heeft. Ondanks dat de ster een rode dwerg van de M-klasse is. Dergelijke sterren produceren normaliter zeer sterke sterwinden en zorgen voor heel slecht ruimteweer. Credit: NASA/Penn State University.

Classificatie van rode dwergen

Astronomen hebben zo nu en dan moeite om een rode dwerg van een bruine dwerg te onderscheiden. Bruine dwergen zijn koud en lichtzwak en ze ontstaan vermoedelijk op dezelfde wijze als rode dwergen. Bruine dwergen bereiken echter nooit het stadium van kernfusie. Hiervoor zijn ze te klein. Omdat ze geen kernfusie hebben worden ze ook niet als sterren beschouwd.

Als astronomen een rode dwerg observeren en zijn atmosfeer bepalen dan weten ze niet of het een ster is of een bruine dwerg want jonge bruine dwergen zien er precies zo uit als een ster.

Om het verschil tussen een bruine en een rode dwerg te bepalen meten astronomen de temperatuur van de atmosfeer van het object. Bruin dwergen die geen kernfusie hebben zijn kouder dan 2500 Kelvin. Sterren met kernfusie zijn heter dan 2700 Kelvin. Daar tussen in kan een ster als rode of als bruine dwerg worden geclassificeerd.

Maar soms kan ook de chemische samenstelling van de atmosfeer helpen bij de bepaling van de aard van het object. De aanwezigheid van moleculen als methaan of ammonia duidt op een bruine dwerg. Deze moleculen zijn niet bestand tegen hoge temperaturen. Ook lithium in de atmosfeer duidt erop dat de rode dwerg een bruine dwerg is in plaats van een echte ster.

Maar wetenschappers gebruiken de term “rode dwerg” ook om te beschrijven hoe een object er uit ziet, lichtzwak en klein, zelfs als het eigenlijk om een bruine dwerg gaat.

Gastster voor bewoonbare planeten??

Planeten ontstaan uit het materiaal dat over blijft nadat uit de schijf een ster is ontstaan. Er zijn veel rode dwergen gevonden met planeten. Bij rode dwergen zijn nauwelijks grote gasreuzen gevonden. Omdat rode dwergen veel zwakker zijn dan sterren zoals onze Zon kunnen astronomen planeten veel gemakkelijker vinden bij deze sterren. Rode dwergen zijn dan ook populaire doelen voor astronomen die op zoek zijn naar planeten. De Kepler Space Telescope die tussen 2009 en 2018 naar planeten zocht en zijn opvolger de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) die in 2018 werd gelanceerd hebben al vele rode dwergen onderzocht op de aanwezigheid van aardachtige planeten.

De TESS zoekt naar planeten bij relatief dichtbije heldere sterren en dat zorgt er voor dat eventuele ontdekkingen ook vanaf de Aarde kunnen worden gecontroleerd. In april 2019 kondigde het TESS-team de eerste ontdekking van een planeet met de grootte van de Aarde aan. Helaas zijn de condities voor leven op deze planeet zoals wij dat kennen, niet ideaal.

Lange tijd hebben astronomen aangenomen dat rode dwergen niet geschikt zijn voor leven. Ze stralen weinig licht en hitte uit en dat betekent dat hun bewoonbare zone, het gebied waar er vloeibaar water aan het oppervlak van een planeet kan voorkomen, erg dicht bij de ster ligt. Dit zou er voor zorgend at deze planeten erg veel hinder hebben van de schadelijke straling van de ster. Andere planeten zouden mogelijk in een gebonden rotatie om de ster draaien. Een gebonden rotatie betekent dat een planeet altijd met dezelfde zijde naar de ster toe is gericht waardoor een zijde te warm wordt en de andere te koud blijft.

In 2016 werd een potentieel bewoonbare planeet gevonden in een baan rond de ster Proxima Centauri. Dit is de meest nabije ster tot de Zon. In 2019 kondigden astronomen de mogelijke ontdekking van een tweede planeet aan. Deze tweede planeet draait ver buiten de bewoonbare zone om de ster heen. Rond de rode dwerg TRAPPIST-1 zijn minstens zeven planeten gevonden en studies hebben aangetoond dat er op enkele van deze planeten leven mogelijk is.

Artist impression van de gasreus NGTS-1b in een baan om zijn rode dwerg.
Artist impression van de gasreus NGTS-1b in een baan om zijn rode dwerg.
Credit: Mark Garlick/University of Warwick

Aan het einde van de rit

Kleine rode dwergen gaan heel erg lang mee maar net als alle andere sterren zijn ze ooit door hun brandstofvoorraad heen. Als dit moment is gekomen veranderen rode dwergen in witte dwergen. Dit zijn dode sterren waar in de kern geen kernfusie meer plaatsvindt. Uiteindelijk stralen ook deze witte dwergen geen hitte meer uit. Ze zijn dan vervallen tot zwarte dwergen.

Onze Zon zal over een aantal miljard jaar veranderen in een witte dwerg maar rode dwergen hebben biljoenen jaren nodig om hun brandstof op te maken. Dit is veel langer dan de leeftijd van het heelal want dat is minder dan 14 miljard jaar oud. Rode dwergen zijn dan een beetje zwak maar net als een schildpad winnen ze langzaam de overlevingsrace.

 

Eerste publicatie: 29 november 2013
Volledige revisie: 12 juni 2019




%d bloggers liken dit: