Nieuw onderzoek met ESO’s Very Large Telescope (VLT) heeft uitgewezen dat de meeste zeer heldere, zware sterren, die bepalend zijn voor de evolutie van een sterrenstelsel, niet alleen zijn. Bijna driekwart van deze sterren – veel meer dan tot nu toe gedacht – blijkt een nabije begeleidende ster te hebben. Verrassend genoeg ondergaan de meeste van deze paren ook ontwrichtende interacties, zoals massa-overdracht van de ene ster naar de andere. Naar verwachting komt het in ongeveer één op de drie gevallen zelfs tot een fusie van beide sterren. Deze resultaten worden op 27 juli 2012 in Science gepubliceerd. Het onderzoeksteam werd geleid door dr. Hugues Sana en Prof. Alex de Koter van de Universiteit van Amsterdam en Dr. Selma de Mink van het Space Telescope Science Institute in Baltimore, VS.
De meeste sterren in het heelal zijn heel anders dan onze zon. Met de VLT werden zogeheten O-type sterren onderzocht – sterren met een zeer hoge temperatuur, massa en helderheid. Deze sterren leven kort maar hevig, en spelen een sleutelrol in de evolutie van sterrenstelsels. Ze staan ook in verband met extreme verschijnselen zoals 'vampiersterren', waarbij een kleinere begeleidende ster materie van het oppervlak van zijn grotere buurman afrukt, en gammaflitsen. “Deze sterren zijn absolute kolossen”, zegt eerste auteur Hugues Sana. “Ze hebben minstens 15 keer zoveel massa als onze zon en kunnen tot wel een miljoen keer helderder zijn. Deze sterren zijn zo heet dat ze fel blauwwit licht uitstralen en oppervlaktetemperaturen van meer dan 30.000 graden Celsius hebben.”
De astronomen keken naar zes nabije jonge sterrenhopen in de Melkweg, om een steekproef van 71 enkelvoudige sterren en sterparen (dubbelsterren) van het O-type te onderzoeken. De meeste waarnemingen werden gedaan met ESO-telescopen, waaronder de VLT. Door het licht van deze objecten gedetailleerder dan ooit te analyseren, heeft het team ontdekt dat 75% van alle O-type sterren deel uitmaken van dubbelstersystemen – een groter deel dan eerder werd gedacht. Maar belangrijker is dat in onverwacht veel gevallen de afstand tussen beide sterren klein genoeg is om interacties mogelijk te maken (massa-overdracht of fusies tussen beide sterren). En dat heeft verregaande gevolgen voor ons begrip van de evolutie van sterrenstelsels.
O-type sterren vormen slechts een fractie van een procent van alle sterren in het heelal, maar door de hevige verschijnselen die ze veroorzaken, hebben ze een buitenproportioneel effect op hun omgeving. De winden en schokken van deze sterren kunnen de vorming van nieuwe sterren stimuleren, maar ook verhinderen. Met hun straling brengen ze omringende gasnevels aan het gloeien. Hun supernova-explosies verrijken sterrenstelsels met de zware elementen die cruciaal zijn voor het ontstaan van leven. En ten slotte worden ze ook nog in verband gebracht met de gammaflitsen, die tot de meest energierijke verschijnselen in het heelal behoren. Sterren van het O-type zijn dus van invloed op veel van de mechanismen die de evolutie van een sterrenstelsel bepalen.
“Het leven van een ster wordt sterk beïnvloed als hij naast een andere ster bestaat”, zegt coauteur Selma de Mink. “Als twee sterren heel dicht om elkaar heen cirkelen, kunnen ze uiteindelijk samensmelten. Maar zelfs als dat niet gebeurt, zal de ene ster vaak materie van het oppervlak van zijn begeleider afrukken.” Fusies tussen sterren, die volgens het team bij naar schatting 20-30% van alle O-type sterren optreden, zijn heftige gebeurtenissen. Maar zelfs het relatief rustig verlopende stellaire vampirisme, dat nog eens 40-50% van alle gevallen voor zijn rekening neemt, heeft diepgaande gevolgen voor de evolutie van deze sterren.
Tot nu toe gingen de meeste astronomen ervan uit dat compacte zware dubbelsterren de uitzondering waren: ze waren in feite alleen nodig om het bestaan van exotische objecten als röntgendubbelsterren, dubbele pulsars en dubbele zwarte gaten te kunnen verklaren. Maar dit nieuwe onderzoek toont aan dat deze simplificatie tekortschiet: zware dubbelsterren komen niet alleen vaak voor, hun levens verschillen fundamenteel van die van enkelvoudige sterren.
In het geval van de vampiersterren bijvoorbeeld ondergaat de kleinere, lichtere ster die verse waterstof van zijn begeleider opzuigt een verjongingskuur. Zijn massa zal aanzienlijk toenemen en hij wordt ouder dan zijn begeleider, veel ouder ook dan een enkelvoudige ster van dezelfde massa zou worden. Ondertussen wordt zijn slachtoffer beroofd van zijn gasomhulsel voordat hij de kans krijgt om in een heldere rode superreus te veranderen. En daardoor komt zijn hete, blauwe kern bloot te liggen. Het gevolg daarvan is dat de stellaire populatie van een ver sterrenstelsel veel jonger kan lijken dan zij in werkelijkheid is: zowel de verjongde vampiersterren als hun uitgeklede slachtoffers worden heter en blauwer van kleur, waardoor ze er uitzien als jongere sterren. Om deze verre sterrenstelsels goed te kunnen karakteriseren, is het dus zaak om te weten wat de werkelijke bijdrage van onderling wisselwerkende zware dubbelsterren is.
Inzicht in de grootte van deze effecten, en de mate waarin dit nieuwe perspectief ons beeld van de evolutie van sterrenstelsels zal veranderen, vereist verder onderzoek. Modelberekeningen aan dubbelsterren zijn ingewikkeld, dus het zal wel even duren voordat al deze overwegingen zijn opgenomen in de modellen voor de vorming van sterrenstelsels. “Maar onze bevindingen zijn een grote stap voorwaarts”, aldus Alex de Koter.
Meer op de Nederlandstalige ESO-website
De helderste sterren zijn niet alleen maar vormen hechte paren
