Telescoopwaarnemingen van duizenden van deze uitgeklede sterren bevestigen de trend
Witte dwergsterren, zoals die in de planetaire nevel NGC 2440 (foto), hebben een vreemde eigenschap: hoe meer massa ze krijgen, hoe kleiner de sterren worden.
Waarnemingen met telescopen hebben een vreemde eigenschap van witte dwergsterren bevestigd: naarmate ze meer massa krijgen, worden ze kleiner.
Witte dwergen, de gestripte kernen van dode sterren, zouden deze contra-intuïtieve kwaliteit hebben omdat ze een exotisch materiaal bevatten dat gedegenereerd elektronengas wordt genoemd. Hoe zwaarder een witte dwerg, hoe strakker de elektronen moeten samendrukken om een ​​naar buiten gerichte druk te creëren die sterk genoeg is om te voorkomen dat de ster onder zijn eigen gewicht instort.
Astronomen hadden bewijs van deze groottetrend, decennia geleden voorspeld door wetenschappers, waargenomen in een paar witte dwergen. Maar gegevens over duizenden sterren laten nu zien dat de regel standhoudt in een groot aantal witte dwergmassa’s, rapporteren Vedant Chandra en collega’s van de Johns Hopkins University online op 28 juli op arXiv.org.
Begrijpen hoe witte dwergen samentrekken als ze massa krijgen, zou inzicht kunnen geven in de oorsprong van type 1a-supernova’s, zegt astronoom en co-auteur Hsiang-Chih Hwang. Men denkt dat deze supernova’s optreden wanneer een witte dwerg zo massief en compact wordt dat hij explodeert, maar niemand weet precies hoe witte dwergsterren ontploffen (SN: 23/03/16).
Het team onderzocht de afmetingen en massa van meer dan 3.000 witte dwergsterren die werden waargenomen door het Apache Point Observatory in New Mexico en het Gaia-ruimteobservatorium van de European Space Agency. “Als je weet hoe ver een ster verwijderd is, en als je kunt meten hoe helder de ster is, dan kun je een vrij goede schatting krijgen van de straal”, zegt Chandra, een niet-gegradueerde natuurkundestudent. Maar het meten van de massa van de sterren bleek lastiger omdat astronomen meestal een witte dwerg moeten zien die door zwaartekracht aan een andere ster trekt om een ​​idee te krijgen van het gewicht van de witte dwerg.
Voor solo witte dwergen bestudeerden de onderzoekers een effect van de algemene relativiteitstheorie op sterlicht, genaamd gravitationele roodverschuiving (SN: 26-7-18). Wanneer licht ontsnapt aan een sterk zwaartekrachtveld, zoals dat rond een dichte witte dwerg, worden de golven uitgerekt tot rodere golflengten. Hoe groter de massa van een witte dwerg in vergelijking met zijn straal, hoe extremer de uitrekking. Die eigenschap stelde de onderzoekers in staat de massa witte dwergsterren te schatten, gegeven hun radii.
De nieuwe metingen van de witte dwerg komen nauw overeen met de theoretische voorspellingen voor de kleinere afmetingen van zwaardere sterren. Witte dwergen met ongeveer de helft van de massa van de zon waren ongeveer 1,75 keer zo breed als de aarde, terwijl die met iets meer massa dan de zon dichter bij de 0,75 keer de breedte van de aarde kwamen.
Het is geruststellend om te zien dat witte dwergen de algemene verwachte trend van inkrimping volgen naarmate ze meer massa krijgen, zegt Alejandra Romero, een astrofysicus aan de Federale Universiteit van Rio Grande do Sul in Porto Alegre, Brazilië. Toekomstige waarnemingen van meer witte dwergen zouden kunnen helpen om de fijnere punten van deze massa-straal-relatie te verifiëren, zegt ze – zoals of warmere witte dwergsterren, zoals de theorie voorspelt, meer opgeblazen zijn dan koelere sterren met dezelfde massa.
