Sterren verliezen continu materie, omdat gasatomen uit de hete oppervlakte van de ster 'verdampen' en mede door de druk van het sterlicht versneld worden tot boven de ontsnappingssnelheid. Ook de zon produceert zo'n 'sterrewind', de zonnewind, die hoog in de aardatmosfeer het Noorderlicht veroorzaakt.
Pers / Actueel - Nederlandse persberichten
ESO persberichten
Nederlandse persberichten
Massaverlies van zware sterren beter begrepen
Sterren verliezen continu materie, omdat gasatomen uit de hete oppervlakte van de ster 'verdampen' en mede door de druk van het sterlicht versneld worden tot boven de ontsnappingssnelheid. Ook de zon produceert zo'n 'sterrewind', de zonnewind, die hoog in de aardatmosfeer het Noorderlicht veroorzaakt.
Het mechanisme van stralingsgedreven massaverlies blijkt voor kleine sterren als de zon niet zo belangrijk te zijn, omdat die niet helder genoeg zijn. Zware sterren - die veel helderder zijn en ook veel korter bestaan - blazen echter tijdens hun leven tot de helft van hun massa de interstellaire ruimte in. Dit heeft grote invloed op hun interne structuur en levensloop. De evolutie van sterrenstelsels - en dus van het heelal als geheel - wordt ook beïnvloed doordat de weggeblazen materie een bestanddeel vormt van het interstellaire medium, waaruit weer een volgende generatie sterren ontstaat.
Fysische modellen, en de daarop gebaseerde computerberekeningen, leverden tot nu toe een massaverlies op dat veel kleiner was dan feitelijk wordt waargenomen. Theoretisch onderzoek van promovendus Jorick Vink heeft dit hardnekkige probleem nu een stuk dichter bij een oplossing gebracht.
De ontwikkeling van de stralingsgedreven windtheorie startte al in de jaren '70. In de moderne natuurkunde kan licht worden opgevat als een verzameling lichtdeeltjes, fotonen. Die kunnen net als gewone gasdeeltjes via botsingen een druk overbrengen op materie. De natuurwetten voor zulke processen op microscopische schaal zijn bekend, zodat de sterkte van de sterrewind, afhankelijk van eigenschappen als grootte en temperatuur van de ster, in theorie te bepalen is.
Het aantal mogelijke botsingsprocessen is echter zo groot, en de wiskundige vergelijkingen dermate gecompliceerd, dat in de praktijk allerlei simplificaties nodig zijn.
Essentieel voor het computermodel in Vinks proefschrift, 'Radiation driven wind models of massive stars', is dat voor het eerst netjes rekening is gehouden met meervoudige botsingen van fotonen met gasdeeltjes: een foton kan in een eerste botsing een deel van z'n energie overdragen op een gasatoom, maar daarna z'n weg vervolgen en nog meerdere malen botsen.
Het rekening houden met deze meervoudige botsingen is een boekhoudkundig zeer zware klus, die tot voor kort zelfs met computers niet goed mogelijk was. Met Vinks rekenmodel komen de voorspelde hoeveelheden uitgestoten materie nu wel nauwkeurig overeen met waarnemingen aan een scala aan sterren.
Dit maakt betere voorspellingen mogelijk over de levensloop van zware sterren, die doorgaans eindigt met een supernova-explosie. Ook krijgt men nu een beter beeld van de 'verrijking' van de interstellaire materie in het universum door sterrewinden.
J. Vink promoveerde 20 november aan de Universiteit Utrecht op het proefschrift 'Radiation -driven wind models of massive stars.' Promotor is prof. dr. H. Lamers.