Astronomen van onder meer de Radboud Universiteit Nijmegen hebben ontdekt dat de twee sterren in de dubbelster HM Cancri in slechts 5,4 minuten om elkaar heen draaien. Daarmee is HM Cancri de dubbelster met veruit de kortst bekende baanperiode. Het is ook een van de allerkleinst mogelijke dubbelsterren, met een totale afmeting van niet meer dan 8 maal de diameter van de aarde. Dit is hetzelfde als slechts een kwart van de afstand van de aarde tot de maan.
Het dubbelstersysteem HM Cancri bestaat uit twee witte dwergen die zo dicht bij elkaar zitten dat er massa overstroomt van de ene witte dwerg naar de andere. Witte dwergen zijn de uitgebrande sintels van sterren zoals de zon en bestaan uit helium, of koolstof en zuurstof. HM Cancri werd ontdekt als zwakke röntgenbron door ROSAT in 1999 (Beuermann et al. 1999, Israel et al. 1999). In 2001 werd de 5,4 minutenperiode gevonden uit lichtvariaties in het röntgen en het optische licht. Of deze periode ook de baanperiode van de dubbelster was, is echter lang onduidelijk gebleven. Het zou zo kort zijn dat veel astronomen niet konden geloven dat dit klopte.
Het internationale team van astronomen, onder leiding van dr. Gijs Roelofs van het Harvard-Smithsonian Center of Astrophysics, heeft nu met behulp van de grootste telescoop ter wereld, de 10-m Keck telescoop op Hawaï, kunnen aantonen dat ook de baanperiode daadwerkelijk 5,4 minuten is. Dit is gedaan door de snelheidsvariaties in de spectraallijnen van HM Cancri te detecteren. Deze snelheidsvariaties ontstaan door het Dopplereffect dat, door de beweging van de sterren, de lijnen in het spectrum op de baanperiode naar het rood en het blauw doet verschuiven.
De waarnemingen aan HM Cancri waren een ultieme uitdaging door de zwakte van het object en de snelheid waarmee gemeten moest worden om de 5,4 minutenvariaties toch nog te kunnen zien. HM Cancri staat op een afstand van ongeveer 16.000 lichtjaar en is een miljoen keer zwakker dan de zwakste ster die met het blote oog zichtbaar is.
"Dit soort waarnemingen is alleen mogelijk met de allergrootste telescopen ter wereld, die ook nog over de beste instrumenten moeten beschikken. Deze waarnemingen van HM Cancri benaderen werkelijk de limiet van wat we op dit moment kunnen", licht prof. Paul Groot van de Radboud Universiteit toe.
"Een aantal jaar geleden hebben we al geopperd dat HM Cancri inderdaad een massa-overdragende dubbelster is. Om deze resultaten nu te zien, na eerdere pogingen die mislukt zijn door slecht weer, is heel erg mooi", zeggen dr. Danny Steeghs en prof. Tom Marsh van de University of Warwick in Engeland.
Ook voor ons begrip van sterevolutie is HM Cancri een uitdaging. Hoe de twee uitgebrande sintels zo dicht bij elkaar hebben kunnen komen is nog slecht begrepen. "We weten dat in twee eerdere fases van massa-overdracht de twee normale sterren naar elkaar toe moeten zijn gespiraliseerd, maar wat de fysica van dat proces is, snappen we nog heel slecht", legt dr. Gijs Nelemans van de Radboud Universiteit uit. "Dit soort systemen vormt een unieke test, niet alleen van de dubbelsterevolutie, maar ook van de algemene relativiteitstheorie van Einstein. HM Cancri is een van de helderste bronnen van zwaartekrachtstraling aan de hemel. Deze vervormingen van de ruimte willen we direct gaan meten met de LISA-satelliet”.
De bevindingen over HM Cancri worden op 10 maart gepubliceerd in het Amerikaanse tijdschrift Astrophysical Journal Letters.
Preprint van het artikel
Meest extreme dubbelster draait in slechts 5 minuten zijn rondjes
