Snelst draaiende witte dwerg gevonden

Een witte dwerg die iedere 25 seconden om zijn as draait is de snelst draaiende witte dwergster die we tot nu toe hebben gevonden. Dit schrijven astronomen van de universiteiten van Sheffield en Warwick.

Artist’s impression credit: University of Warwick/Mark Garlick

Ze hebben voor het eerst de rotatie van de ster kunnen meten en daarmee bevestigd dat het een extreem zeldzaam exemplaar is van een magnetisch propeller systeem: een witte dwerg die gasachtig plasma opslurpt van een nabije begeleidende ster en dat met een snelheid van ongeveer 3000 kilometer per seconde de ruimte in slingert.

Hun artikel is onlangs verschenen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Het is pas de tweede magnetische propeller witte dwerg die in meer dan 70 jaar is gevonden. De ontdekking werd gedaan door een combinatie van krachtige en gevoelige instrumenten die het voor de astronomen mogelijk maakten om een glimp van de snel draaiende ster op te vangen.

Een witte dwerg is een ster die al zijn brandstof heeft verbruikt en zijn buitenste lagen heeft afgestoten en die bezig is aan een miljoenen durend proces van langzaam afkoelen en krimpen. De ster die het team waarnam, LAMOST J024048.51+195226.9 oftewel J0240+1952 afgekort, heeft de grootte van de Aarde maar heeft een massa van minstens 200.000 keer de Aarde. De ster maakt deel uit van een dubbelstersysteem en de enorme aantrekkingskracht van de witte dwerg trekt in de vorm van plasma materiaal weg van de grotere begeleidende ster.

In het verleden viel dit plasma met grote snelheden naar de evenaar van de witte dwerg en zorgde daarmee voor de energie die nodig is om de enorm snelle rotatie te bereiken. Onze Aarde draait in 24 uur om zijn as terwijl het equivalent in grootte, J0240+1952 dat doet in slechts 25 seconden. Dat is bijna 20% sneller dan de bevestigde witte dwerg met de meest vergelijkbare rotatiesnelheid die er iets meer dan 29 seconden voor nodig heeft.

Echter, op enig moment in de evolutionaire geschiedenis ontwikkelde J0240+1952 een sterk magneetveld. Dat magneetveld werkt als een beschermende laag die er voor zorgt dat het vallende plasma van de witte dwerg wordt weggeschoten. Het restant vloeit naar de magnetische polen van de ster. Het verzamelt zich in heldere vlekken aan het oppervlak van de ster en terwijl deze in en uit het zicht draaien veroorzaken ze pulsaties in het licht dat de astronomen vanaf de Aarde waarnemen en die ze vervolgens kunnen gebruiken om de rotatie van de ster te kunnen meten.

De ster draait zo snel dat de witte dwerg een bovengemiddelde massa moet hebben om bij elkaar te blijven en niet uit elkaar te worden gerukt.

De ster trekt materiaal van zijn begeleidende ster vanwege zijn zwaartekracht maar naarmate dat dichter bij de witte dwerg komt begint het magneetveld te domineren. Dit type gas is sterk geleidend en neemt veel snelheid op van het proces dat het met hoge snelheid wegslingert van de ster de ruimte in.

J0240+1952 is een van de slechts twee sterren met dit magnetische propellersysteem die in de afgelopen 70 jaar zijn gevonden. Hoewel het materiaal dat uit de ster werd geslingerd voor het eerst in 2020 werd waargenomen konden astronomen de snelle rotatie die het hoofdbestanddeel is van een magnetische propeller niet bevestigen omdat de pulsen te snel en te zwak zijn voor veel telescopen om te kunnen waarnemen.

Om de snelle rotatie van de ster zichtbaar te kunnen maken gebruikten de astronomen de uiterst gevoelige HiPERCAM gekoppeld aan de 10,4 meter Gran Telescopio Canarias op La Palma om zoveel mogelijk licht te verzamelen. Volgens de onderzoekers was de ontdekking alleen mogelijk omdat ze de hogesnelheids- en multi-golflengtemogelijkheden van HiPERCAM konden combineren met het enorme licht verzamelende vermogen van de GTC.

Het is pas de tweede keer dat men een magnetisch propellersysteem vindt dus astronomen weten nu dat het geen unieke gebeurtenis is. Volgens de onderzoekers is het magnetische propellermechanisme een generieke eigenschap die in deze dubbelstersystemen onder de juiste omstandigheden voorkomt.

De tweede ontdekking is bijna net zo belangrijk als de eerste want je ontwikkelt een model voor de eerste en met de tweede kun je het testen om te zien of dat model werkt. Deze tweede ontdekking heeft inderdaad aangetoond dat het model echt goed werkt. Het voorspelde dat de ster snel moest roteren en dat doet de ster inderdaad.

Artikel: Found: a rapidly spinning white dwarf in LAMOST J024048.51+195226.9. Ingrid Pelisoli, T R Marsh, V S Dhillon, E Breedt, A J Brown, M J Dyer, M J Green, P Kerry, S P Littlefair, S G Parsons, D I Sahman, J F Wild

Eerste publicatie: 22 november 2021
Bron: universiteit van Sheffield