Sirius en zijn kleine metgezel. Afbeelding tegoed: Hubble. Klik om te vergroten
Voor astronomen is het altijd een bron van frustratie geweest dat de dichtstbijzijnde witte dwergster begraven ligt in de gloed van de helderste ster aan de nachtelijke hemel. Dit uitgebrande stellaire overblijfsel is een zwakke metgezel van de schitterende blauwwitte Dog Star, Sirius, gelegen in het winter sterrenbeeld Canis Major.
Nu heeft een internationaal team van astronomen het scherpe oog van NASA's Hubble-ruimtetelescoop gebruikt om het licht van de witte dwerg, Sirius B genaamd, te isoleren. Met de nieuwe resultaten kunnen ze de massa van de witte dwerg nauwkeurig meten op basis van hoe het intense zwaartekrachtveld verandert de golflengten van het licht van de ster. Dergelijke spectroscopische metingen van Sirius B, genomen met een telescoop die door de atmosfeer van de aarde kijkt, zijn ernstig vervuild door verstrooid licht van de zeer heldere Sirius.
"Het bestuderen van Sirius B daagt astronomen al meer dan 140 jaar uit", zegt Martin Barstow van de University of Leicester, U.K., de leider van het observatieteam. "Alleen met Hubble hebben we eindelijk de waarnemingen verkregen die we nodig hebben, niet besmet door het licht van Sirius, om de verandering in golflengten te meten."
“Het nauwkeurig bepalen van de massa van witte dwergen is van fundamenteel belang om de evolutie van sterren te begrijpen. Onze zon zal uiteindelijk een witte dwerg worden. Witte dwergen zijn ook de bron van Type Ia supernova-explosies die worden gebruikt om kosmologische afstanden en de uitzettingssnelheid van het universum te meten. Metingen gebaseerd op type Ia supernovae zijn fundamenteel voor het begrijpen van ‘donkere energie’, een dominante afstotende kracht die het universum uit elkaar strekt. Ook berust de methode die wordt gebruikt om de massa van de witte dwerg te bepalen op een van de belangrijkste voorspellingen van Einsteins theorie van algemene relativiteitstheorie; dat licht verliest energie wanneer het probeert te ontsnappen aan de zwaartekracht van een compacte ster. '
Sirius B heeft een diameter van 12.000 kilometer, minder dan de omvang van de aarde, maar is veel dichter. Het krachtige zwaartekrachtveld is 350.000 keer groter dan dat van de aarde, wat betekent dat een persoon van 150 pond 50 miljoen pond zou wegen op het oppervlak. Licht van het oppervlak van de hete witte dwerg moet uit dit zwaartekrachtveld klimmen en wordt daarbij uitgerekt tot langere, rodere golflengten van licht. Dit effect, voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie in 1916, wordt gravitationele roodverschuiving genoemd en is het gemakkelijkst te zien in dichte, massieve en dus compacte objecten waarvan de intense gravitatievelden de ruimte vervormen nabij hun oppervlakken.
Op basis van de Hubble-metingen van de roodverschuiving, gemaakt met de Space Telescope Imaging Spectrograph, ontdekte het team dat Sirius B een massa heeft die 98 procent is van die van onze eigen zon. Sirius zelf heeft een massa van twee keer die van de zon en een diameter van 2,4 miljoen kilometer.
Witte dwergen zijn de overblijfselen van sterren die lijken op onze zon. Ze hebben hun splijtstofbronnen uitgeput en zijn tot een zeer kleine omvang ingestort. Sirius B is ongeveer 10.000 keer zwakker dan Sirius zelf, waardoor het moeilijk is om met telescopen op het aardoppervlak te studeren, omdat het licht overspoeld wordt door de schittering van zijn helderdere metgezel. Astronomen vertrouwen al lang op een fundamentele theoretische relatie tussen de massa van een witte dwerg en de diameter ervan. De theorie voorspelt dat hoe groter een witte dwerg is, hoe kleiner de diameter. De nauwkeurige meting van de gravitatie-roodverschuiving van Sirius B maakt een belangrijke observatietest van deze sleutelrelatie mogelijk.
De Hubble-waarnemingen hebben ook de meting van de oppervlaktetemperatuur van Sirius B verfijnd tot 44.900 graden Fahrenheit of 25.200 graden Kelvin. Sirius zelf heeft een oppervlaktetemperatuur van 18.000 graden Fahrenheit (10.500 graden Kelvin).
Op 8,6 lichtjaar afstand is Sirius een van de dichtstbijzijnde sterren op aarde. Stargazers kijken sinds de oudheid naar Sirius. Zijn kleine metgezel werd echter pas in 1862 ontdekt, toen het voor het eerst werd opgemerkt door astronomen die Sirius onderzochten door een van de krachtigste telescopen van die tijd.
Details van het werk werden gerapporteerd in de uitgave van oktober 2005 van de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Andere deelnemers aan het team zijn Howard Bond van het Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md .; Matt Burleigh van de University of Leicester; Jay Holberg en Ivan Hubeny van de Universiteit van Arizona; en Detlev Koester van de Universiteit van Kiel, Duitsland.
Oorspronkelijke bron: HubbleSite News Release
