Waarnemingen werpen meer licht op de atmosfeer van de witte dwerg GD 424

Spectrum witte dwerg GD 424
Het gemiddelde spectrum van de witte dwerg GD 424 op 26 augustus 2017 verkregen met de WHT/ISIS. Credit: Izquierdo et al., 2020.

Astronomen hebben spectroscopische waarnemingen gedaan aan de nieuw ontdekte witte dwergster GD 424. De resultaten van de waarnemingscampagne leveren meer inzichten in de atmosfeer van dit object. Het onderzoek werd onlangs gepubliceerd op de preprintserver arXiv.org

Witte dwergen zijn de overblijvende compacte kernen van sterren met een lage massa die door hun nucleaire brandstof heen zijn. Ofschoon hun atmosfeer voornamelijk uit waterstof en helium bestaat vertonen tussen de 25 en 50% van alle bekende witte dwergen sporen van metalen in hun spectra. Men neemt aan dat deze metalen afkomstig zijn van door getijden verstoorde planetaire objecten. Spectroscopische waarnemingen van met metalen verontreinigde witte dwergen kunnen een belangrijk middel zijn om de bulksamenstelling te bepalen van de objecten waaruit ze zijn ontstaan.

Daarom voerde een team van astronomen onder leiding van Paula Izquierdo van de universiteit van La Laguna in Spanje spectroscopische waarnemingen uit van de ster GD 424. Dit is een met metalen verontreinigde witte dwerg van spectraalklasse DB die een grote hoeveelheid waterstof in zijn atmosfeer heeft. De groep maakte gebruik van het Intermediate Dispersion Spectrograph and Imaging System (ISIS) dat is gemonteerd op de 4,2 meter William Herschel telescoop en de High-Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) van de 10 meter Keck-I telescoop.

De onderzoekers gebruikten een hybride methode om synthetische spectra, survey-fotometrie en gegevens van de GAIA DR2-parallax van de ESA toe te passen op het verkregen EHT-spectrum waardoor ze de fotosferische parameters van GD 424 konden bepalen. Men vond dat de witte dwerg een effectieve temperatuur van 16.560 Kelvin heeft met een massa van ongeveer 0,01 zonsmassa en een straal van ongeveer 0,0109 * de straal van de Zon. De afkoelingsleeftijd wordt geschat op 215 miljoen jaar.

Bij het analyseren van de spectra van de WHT en de Keck identificeerde het team 11 metalen in de atmosfeer van GD 424. Men trof er zuurstof, natrium, mangaan, chroom, nikkel, silicium, ijzer, magnesium, titanium, calcium en aluminium in aan. De astronomen gingen ervan uit dat de aanwezigheid van deze elementen te wijten is aan de aanwas van een planetair object op de witte dwerg.

Ze voegden eraan toe dat GD 424 hoogstwaarschijnlijk droog, rotsachtig puin ophoopt in een instabiele of stabiele toestand. De fotometrische resultaten lieten de onderzoekers ook toe om de samenstelling van het moederobject te bepalen.

De geschatte samenstelling van het moederobject komt overeen met die van zowel CI-chondrieten als van de Aarde. De samenstelling van het moederobject toonde geen zuurstofoverschot. Dit suggereert dat de grote hoeveelheid waterstof in de atmosfeer van de witte dwerg waarschijnlijk het resultaat is van een eerdere aanwas van waterrijke planetesimalen, aldus de onderzoekers.

Verdere waarnemingen van GD 424, gericht op het meten van vluchtige elementen zijn nodig om meer inzicht te krijgen in de aard van het moederobject.

Artikel: GD424 – a helium-atmosphere white dwarf with a large amount of trace hydrogen in the process of digesting a rocky planetesimal, arXiv:2012.12957 [astro-ph.EP] arxiv.org/abs/2012.12957

 

Eerste publicatie: 31 december 2020
Bron: phys.org