Er is iets schrijnends en angstaanjagends aan oude astronomen die dingen in de lucht documenteren waarvan ze de aard alleen konden raden. Dat is waar in het geval van Père Dom Anthelme, die in 1670 plotseling een ster in zicht zag barsten bij het hoofd van het sterrenbeeld Cygnus, de zwaan. Het object was twee jaar met het blote oog zichtbaar, terwijl het herhaaldelijk in de lucht flakkerde. Daarna werd het donker. We noemen dat object CK Vulpeculae.
Anthelme kon niet weten wat het object was, en ook moderne astronomen hebben moeite om de aard ervan te begrijpen. Moderne astronomen bestempelden het als een nova - een ster die helder opsteekt terwijl hij materiaal uitstoot. Maar een nieuwe studie suggereert dat CK Vulpeculae in feite een zeer zeldzaam object is; het overblijfsel van een botsing tussen een witte dwerg en een bruine dwerg. En Anthelme was de eerste die er een zag.
Een internationaal team van astronomen deed deze ontdekking met behulp van de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) van telescopen in Chili. De studie werd geleid door astrofysici aan de Keele University (Engeland) en is gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Het team bestond uit twee hoogleraren natuurkunde en sterrenkunde aan de Universiteit van Minnesota: Charles Woodward en Robert Gehrz.
Een witte dwerg is de eindtoestand van een ster zoals onze zon. Zodra de brandstof op is, schijnt de witte dwerg door de opgeslagen thermische energie. Er vindt geen fusie meer plaats. Ongeveer 97% van de sterren in de Melkweg eindigen als witte dwergen.
Een bruine dwerg staat ook bekend als een mislukte ster. Het is een object dat nooit genoeg massa heeft gekregen om fusie te veroorzaken. Ze zijn tussen de 15 en 75 keer de massa van Jupiter.
In het geval van CK Vulpeculae waren de twee dwergsterren binaire metgezellen die waarschijnlijk miljarden jaren in een baan om elkaar draaiden. Deze binaire configuratie is normaal voor sterren en astronomen denken dat de meeste sterren op deze manier beginnen. Maar dubbelsterren zijn zelden identieke tweelingen en in dit geval was de witte dwerg groter; tien keer groter. Het was een zwaartekracht-bullebak.
'Het was versnipperd en de resten werden in twee stralen rondgeslingerd.' - Prof. Charles Woodward, College of Science and Engineering, Universiteit van Minnesota.
Uiteindelijk botsten de twee sterren en werd de bruine dwerg vernietigd. Professor Charles Woodward van de Universiteit van Minnesota beschreef het als volgt: 'Het was alsof je salsa-bevestigingen in een blender deed en vergat het deksel erop te doen. De witte dwerg leek op de bladen aan de onderkant en de bruine dwerg was de eetwaren. Het was versnipperd en de resten sprongen in twee stralen - als een rommel die uit de bovenkant van je blender schoot terwijl je uitzinnig naar het deksel zocht. '
De bruine dwerg werd verscheurd door zijn grotere witte broer of zus. De overblijfselen kwamen in botsing met het oppervlak van de witte dwerg en de intense zwaartekracht van de witte dwerg oververhitte het materiaal van de bruine dwerg. Dit veroorzaakte thermonucleaire "verbranding" van het materiaal en de uitstoot van moleculen en isotopen. Dit is de aard van de helderheid die Anthelme 348 jaar geleden zag, hoewel hij het nooit had kunnen raden.
"Dergelijke botsingen kunnen bijdragen aan de chemische evolutie van ons sterrenstelsel en ons universum." - Professor Robert Gehrz, Universiteit van Minnesota.
Het uitgeworpen materiaal geeft CK Vulpecula zijn zandlopervorm. In het telescoopbeeld is de compacte, heldere centrale vorm de witte dwerg en de zandloper de overblijfselen van de bruine dwerg. Het object, ook wel bekend als CK Vul, werpt tot op de dag van vandaag nog steeds materiaal uit.
Het bewijs voor CK Vulpeculae
Een aanwijzing dat dit een aanvaringsrest is, zit in de organische moleculen zoals formaldehyde en methylalcohol die in de zandloper aanwezig zijn. Die moleculen hadden nooit kunnen overleven in het interieur van een ster en moeten bij de botsing zijn geproduceerd.
De hoeveelheid stof in het puin is een andere aanwijzing. Het stof bedroeg ongeveer een procent van de massa van de zon, wat veel te hoog is voor een nova. "Dat is te hoog voor een klassieke nova-uitbarsting en te laag voor fusies van zwaardere sterren, zoals eerder was voorgesteld", zegt Sumner Starrfield, een professor aan de Arizona State University die bij het onderzoek betrokken was.
"Dergelijke botsingen kunnen bijdragen aan de chemische evolutie van ons melkwegstelsel en universum", aldus Gehrz in Minnesota. "Het uitgestoten materiaal reist de ruimte in, waar het wordt opgenomen in nieuwe generaties sterren."
Door de geschiedenis heen hebben astronomen vaak dingen geobserveerd die ze onmogelijk konden begrijpen. Het gebeurt nog steeds vandaag. In onze moderne tijd worden we nog steeds verward door donkere energie, donkere materie en zwarte gaten.
Wat zullen toekomstige generaties denken van onze pogingen om te begrijpen wat we vandaag in de lucht zien? Hoewel onze instrumenten veel krachtiger zijn en onze kennis veel gedetailleerder, staan we nog steeds voor een horizon waarachter we onwetend zijn. Net als Per Dom Anthelme blijven we gissen naar enkele dingen die we in de lucht zien.
- AAAS Press Release: "Onderzoekers ontdekken nieuw type stellaire botsing"
- Research Paper: "ALMA onthult de nasleep van een fusie van witte dwerg-bruine dwergen in CK Vulpeculae"
- Persbericht ALMA-observatorium: "Wanneer is een nova geen‘ nova ’? Wanneer een witte dwerg en een bruine dwerg in botsing komen '
- Europese Zuidelijke Sterrenwacht: "Through the Hourglass"
