Astronomen toonden aan dat witte dwergen, sintels van opgebrande sterren, vóór hun ‘dood’ kristalliseren tot solide bollen. Staat dat lot ook onze zon te wachten?
Ze lijken misschien oneindig, maar ook voor de twinkelende sterren aan de hemel is het op den duur afgelopen. Sommige sterren doen dat met een knal, en worden dan een supernova genoemd. Maar verreweg de meeste sterren verliezen de vurige buitenste lagen en koelen af. Ze worden witte dwergen, de compacte kernen van opgebrande sterren, zo groot als aarde, maar zo massief als onze zon.
Maar dat betekent niet dat het leven van zo’n ster met een sisser afloopt, schreven onderzoekers onlangs in Nature. Volgens het team Britse, Canadese en Amerikaanse astronomen, onder leiding van Pier-Emmanuel Tremblay van de universiteit van Warwick, blijken deze witte dwergen te veranderen in solide kristallen bollen. Daarmee wordt een vijftig jaar oude hypothese eindelijk bevestigd.
Lees ook: Krimpende witte dwergster gevonden
Witte dwergen
Sterren met tot acht keer de massa van onze zon, zo’n 97 procent van alle sterren in de Melkweg, veranderen als ze door hun brandstof heen zijn, in witte dwergen. “Eerst zet de ster waterstof in de kern om in helium”, legt sterrenkundige Silvia Toonen (Universiteit van Amsterdam) gespecialiseerd in witte dwergen, uit. “Daarna begint de ster met de volgende stap; het verbranden van helium tot koolstof en zuurstof.”
In de tussentijd zwelt de ster op waardoor het aan het eind van zijn leven honderd tot soms wel duizend keer zo groot als onze zon kan zijn. “Zo’n rode reus verliest makkelijk materiaal, en de buitenste lagen worden dan ook terug de ruimte in gegooid”, vertelt Toonen. “Wat overblijft, is de oude, super compacte, opgebrande kern van de ster; een witte dwerg.” En die zijn zó compact dat een kubieke centimeter maar liefst 10.000 kilogram weegt.
De mogelijke levensloop van sterren. Sterren met een massa tot acht keer dat van onze zon (red dwarfs en sun-like star) eindigen als witte dwergster. © ESA
File
Omdat een witte dwergster niets meer heeft om te verbranden, kan hij alleen nog afkoelen. “De onderzoekers zagen dat er tijdens dat afkoelen iets gebeurt waardoor de witte dwergen tijdelijk minder snel hun warmte verliezen”, vertelt Toonen. “Dat werd vijftig jaar geleden al voorspeld, maar was nog niet eerder waargenomen. Heel gaaf dus, dat die theorie nu bevestigd is.”
Wat de onderzoekers precies zagen, is te vergelijken met een opstopping in het verkeer. Het team keek naar de helderheid en kleur – een indicatie voor temperatuur – van 15.000 witte dwergen. Ze zagen veel meer sterren dan verwacht opgehoopt bij eenzelfde helderheid en kleur, ondanks hun verschillende afmetingen en leeftijden. “Alsof je op de snelweg rijdt en je plots moet afremmen”, legt Toonen uit. “Dan zijn er opeens heel veel mensen, heel dicht bij elkaar. Dat is met de witte dwergsterren net zo.”
Een artist impression van hoe een witte dwergster kristalliseert. © University of Warwick/Mark Garlick
Lucy in the sky with diamonds
“Die ophoping bij een specifieke temperatuur,” legt sterrenkundige Simon Portegies Zwart (Universiteit Leiden) uit, “is te danken aan het kristalliseren van de uit koolstof en zuurstof bestaande kern tot een soort blauwe diamant. Witte dwergen blijven bij die kristallisatietemperatuur even ‘hangen’ omdat de warmte die tijdens dat proces vrijkomt, moet worden weggestraald.”
Het kristalliseren van de kern is als de overgang van water naar ijs, maar dan bij een veel hogere temperatuur. Bij zo’n faseovergang komt warmte vrij die het afkoelen van de witte dwerg tijdelijk afremt. “De kristallisatie zorgt dus voor een soort hobbel in de weg waar de witte dwergsterren als het ware even (2 miljard jaar) blijven hangen.”
Witte dwergster Sirius B vergeleken met de aarde. Hoewel ze bijna even groot zijn, is Sirius B is vele malen zwaarder. © ESA
GAIA
“Zonder ESO’s ruimtetelescoop GAIA,” vertelt Toonen, “had dit onderzoek niet plaats kunnen vinden.” De doorbraak van de satelliet heeft er niet alleen voor gezorgd dat we meer witte dwergen kennen, maar ook dat we daar veel nauwkeuriger de helderheid, kleur en afstand van kunnen meten. “Dankzij GAIA’s gegevens kon het team de ophoping van witte dwergen zien, en, in tegenstelling tot vijftig jaar geleden, met zekerheid zeggen dat dus kristallisatie plaatsvindt.”
Volgens de onderzoekers zullen alle witte dwergsterren op een bepaald moment in hun leven de transformatie tot kristallen bol ondergaan. Dat betekent dat er waarschijnlijk al miljarden van deze kristallen sterren in onze Melkweg zweven. “Heel interessant”, besluit Portegies Zwart. “Het leven van een witte dwerg is lang niet zo saai als veel astronomen dachten.”
Bronnen: Nature, EurekAlert!, Science Alert
Beeld: University of Warwick/Mark Garlick; ESA
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!