Wat is een Wolf-Rayet ster?

Wolf-Rayet ster

De Wolf-Rayet ster HD 50896 en de door de ster veroorzaakte gasbel S308. De opname is gemaakt met de XMM-Newton ruimtetelescoop. Dit is een röntgentelescoop van de ESA die in een baan om de Aarde draait.

Wolf-Rayet sterren zijn sterren die hun laatste uitbarstingen vertonen voor ze beginnen te overlijden. Het zijn sterren die minimaal 20 keer zo zwaar zijn als onze Zon. Het zijn sterren die snel leven en met geweld overlijden. Het eindstadium van een Wolf-Rayet ster is meer bekend: ze exploderen als een supernova waarbij ze het heelal verrijken met nieuwe elementen. Astronomen zijn geïnteresseerd in hoe deze sterren aan hun laatste levensfase beginnen.

Een ster als onze Zon wordt in evenwicht gehouden door de zwaartekracht die materie aantrekt en de kernfusie in het binnenste die zorgt voor een naar buiten gekeerde kracht. Als deze krachten met elkaar in evenwicht zijn dan vindt er kernfusie plaats op een evenwichtige manier. Deze periode kan verschillende miljarden jaren duren en dat is gunstig voor planeten die zich in de bewoonbare zone van die ster bevinden. Echter bij een hele zware ster ligt dat anders. Deze sterren groeien snel op en gaan dus ook weer veel eerder dood dan onze Zon. In het geval van een Wolf-Rayet ster komen ze zonder lichte elementen te zitten die belangrijk zijn voor de kernfusie in het binnenste van de ster. Onze Zon zet relatief gemakkelijk waterstof om in helium maar Wolf-Rayet sterren gebruiken zwaardere elementen zoals zuurstof om de kernfusie in hun binnenste op gang te houden om zo in evenwicht te blijven.

Kort voor een supernova lijkt de kern van een rode of blauwe superreus op een ui waarbij meerdere verschillende elementen aan de kernfusie deelnemen om zo genoeg energie op te wekken om de aantrekkingskracht te weerstaan. Kernfusie stopt bij ijzer. Als er geen energie meer wordt geproduceerd in de kern dan stort de ster in elkaar en de schokgolven die hierbij worden opgewekt zorgen er voor dat de ster in stukken wordt gescheurd en explodeert.

Omdat zwaardere elementen meer atomen bezitten wekken ze meer energie op. Dit is energie in de vorm van hitte en straling. De ster begint winden uit te stoten die snelheden van 2,6 tot 9 miljoen kilometer per uur kunnen bereiken. Deze winden zullen de buitenlagen van een Wolf-Rayet ster strippen waarbij er veel massa verloren gaat en waarbij veel elementen vrij komen die op andere plaatsen in het heelal weer hergebruikt kunnen worden.

Structuur zware ster

De ui-structuur van een zware ster waarbij er in de verschillende lagen verschillende elementen zijn betrokken bij het kernfusieproces (credit: wikimedia commons)

Op een gegeven moment heeft de ster geen elementen meer die voor kernfusie gebruikt kunnen worden (kernfusie houdt op bij ijzer). Als het kernfusieproces tot stilstand komt dan zal de druk die van binnenuit wordt opgewekt afnemen en dan zal de ster door zijn eigen zwaartekracht in elkaar storten waarbij de schokgolven die hierbij ontstaan er voor zorgen dat de ster als een supernova explodeert. Is de ster zwaar genoeg dan kan er zelfs een zwart gat ontstaan.

Astronomen leren nog steeds heel erg veel over de evolutie van sterren maar de laatste jaren hebben diverse onderzoeken interessante gegevens opgeleverd. Zo hebben waarnemingen die zijn gedaan met de Chandra röntgentelescoop en de Hubble ruimtetelescoop laten zien dat dergelijke sterren meestal niet alleen overlijden. Uit deze waarnemingen blijkt dat de meeste zware sterren een begeleider hebben die de supernova explosie kan overleven.

Voor kosmologen zijn dit belangrijke waarnemingen want ze kunnen een bijdrage leveren bij het begrijpen waarom deze sterren zo groot en zwaar zijn geworden. Kosmologen denken dat dergelijke sterren groter en groter zijn geworden door materie van hun begeleider weg te roven. Als ze zwaarder en groter worden gaan ze hun brandstof sneller verbruiken. Ook zou de begeleider een invloed kunnen uitoefenen op de baan en de rotatiesnelheid van de grote zwaardere ster.

Wolf-Rayet sterren ontlenen hun naam aan twee Franse astronomen, Charles Wolf en Georges Rayet die in 1867 de eerste ster van deze klasse ontdekten.

Wolf-Rayet sterren zijn in twee klassen onder te verdelen. Type WN: sterren met emissielijnen van helium en stikstof en klasse WC: sterren met emissielijnen van koolstof, zuurstof en waterstof.

Sterren als onze Zon evolueren naar een rode reus als ze door hun voorraad waterstof en helium heen raken. Als ze beginnen met het uitstoten van de buitenste lagen lijken ze enigszins op Wolf-Rayet sterren maar ze zijn het niet. Dergelijke sterren worden Wolf-Rayet-type sterren genoemd.

Eerste publicatie: 21 maart 2015
Laatste keer bewerkt op: 4 maart 2017