Witte dwergen zijn vreemde sterren, maar onderzoekers ontdekten onlangs twee van de vreemdste tot nu toe. Op de een of andere manier vermeden deze twee eens zo zware sterren de ineenstorting van een supernova en zijn ze de enige twee witte dwergen waarvan bekend is dat ze een zuurstofrijke atmosfeer hebben. Deze zogenaamde massieve witte dwergen zijn voorspeld, maar nooit eerder waargenomen.
De sterren, genaamd SDSS 0922 + 2928 en SDSS 1102 + 2054, bevinden zich op 400 en 220 lichtjaar van de aarde. Ze zijn beide overblijfselen van massieve sterren die aan het einde van hun stellaire evolutie al het materiaal hebben verbruikt dat ze voor kernfusie beschikbaar hadden.
De lage koolstofniveaus die in hun spectra zichtbaar zijn, geven aan dat de sterren een deel van hun buitenste lagen hebben afgeworpen en de koolstof in hun kernen hebben verbrand.
"Deze overvloed aan zuurstof aan de oppervlakte impliceert dat dit witte dwergen zijn die hun naakte zuurstof-neonkernen vertonen, en dat ze mogelijk afstammen van de meest massieve voorlopercellen in die klasse", zei astrofysicus Dr. Boris Gänsicke van de Universiteit van Warwick, hoofd auteur op een paper dat verschijnt in de editie van Science Express van deze week.
Gänsicke vertelde Space Magazine dat hij en zijn team niet specifiek op zoek waren naar deze voorheen theoretische sterren. "Ik heb met onze onderzoekstudent Jonathan Girven aan verschillende projecten op witte dwergen gewerkt, en we kwamen een reeks ongebruikelijk ogende objecten tegen - sommige zijn nog steeds aan het puzzelen wat ze zijn. Vanuit theoretisch perspectief vroeg ik me af of er witte dwergen met een zuurstofrijke atmosfeer bestaan, en door beide hoeken te combineren, hebben we een specifieke zoektocht naar deze sterren ontwikkeld. ”
Op zoek naar Sloan Digital Sky Survey-gegevens ontdekten de astrofysici inderdaad twee witte dwergen met grote atmosferische zuurstofabonnementen.
Bijna alle witte dwergen hebben waterstof- en / of heliumomhullingen die, hoewel ze een laag gewicht hebben, voldoende dik zijn om de kern te beschermen tegen direct zicht. Theoretische modellen voorspelden dat als sterren rond 7-10 keer de massa van onze eigen zon hun leven niet als supernovae beëindigen, de andere optie is dat ze al hun waterstof, helium en koolstof zullen verbruiken en hun leven als witte dwergen zullen beëindigen met zeer zuurstofrijke kernen.
Astrofysici konden dan een extreem zuurstofrijk spectrum detecteren vanaf het oppervlak van de witte dwerg.
De meeste stellaire modellen die witte dwergen produceren met dergelijke zuurstof- en neonkernen voorspellen ook dat een voldoende dikke koolstofrijke laag de kern zou moeten omringen en opwaartse diffusie van grote hoeveelheden zuurstof moet voorkomen.
Berekeningen laten echter ook zien dat de dikte van deze laag afneemt naarmate de ster van de stamvader dichter bij de bovengrens van de massa komt voor sterren die hun leven als witte dwergen beëindigen. Vandaar dat een mogelijkheid voor de vorming van SDSS 0922 + 2928 en SDSS 1102 + 2054 is dat ze afstammen van de meest massieve sterren om het instorten van de kern te vermijden, in welk geval van hen verwacht wordt dat ze zelf zeer massief zijn. De huidige gegevens zijn echter onvoldoende om een ondubbelzinnige meting van de massa's van deze twee ongebruikelijke sterren te geven.
Wat is de toekomst voor deze enorme witte dwergen? Gänsicke zei dat de twee sterren heel langzaam zullen evolueren. “Aangezien het om uitgebrande kernkernen gaat die niet langer kernfusie ondergaan, is het hun lot om door te gaan met koelen en vervagen. Dit zal een zeer langzaam proces zijn en elke waarneembare verandering in hun uiterlijk zal 10 tot 100 miljoen jaar duren. ”
Afbeelding bijschrift: Sloan Digital Sky Survey-spectroscopie van dit onopvallende blauwe object - SDSS1102 + 2054 - onthult dat het een uiterst zeldzaam stellair overblijfsel is: een witte dwerg met een zuurstofrijke atmosfeer
Bronnen: wetenschap, e-mailinterview met Gänsicke
