Zo cool kan een ster zijn en toch blijvend succes behalen

Als je een succesvolle ster wilt worden door zo min mogelijk moeite te doen, streef dan naar een oppervlaktetemperatuur van ongeveer een kwart van die van de zon. Dit is de temperatuur die volgens een nieuwe studie rode dwergsterren, die lang schijnen, scheidt van mislukte sterren die bekend staan ​​als bruine dwergen.

Het is vaak moeilijk om onderscheid te maken tussen rode en bruine dwergen, omdat ze er als ze jong zijn allebei hetzelfde uitzien: rood en vaag. Maar alleen rode dwergen worden geboren met voldoende massa om dezelfde kernreacties te ondersteunen die sterren als de zon aandrijven. Daarentegen gloeien bruine dwergen voornamelijk rood van de hitte van hun geboorte, maar dan sputtert hun nucleaire activiteit uit, waardoor ze afkoelen en vervagen. Nu hebben astrofysici Dino Hsu en Adam Burgasser van de Universiteit van Californië, San Diego en hun collega’s de scheidslijn tussen de twee typen onderscheiden door gebruik te maken van hoe ze door de ruimte bewegen.

Wanneer een ster wordt geboren, draait deze in een vrij cirkelvormige baan om het centrum van de Melkweg. Maar in de loop van de tijd werpen zwaartekrachtssleepboten van gigantische gaswolken, spiraalarmen en andere sterren de sterren heen en weer. Deze verstoringen maken de banen van de sterren rond het galactische centrum steeds elliptischer. Zo kunnen de baanpaden van sterren hun geschatte leeftijd onthullen.

De meeste rode dwergen zijn vrij oud; hun voorspelde levensduur is veel langer dan de huidige leeftijd van het universum. Maar omdat bruine dwergen afkoelen en vervagen, zijn alle nog warme dwergen jong. Daarom zouden rode dwergen gemiddeld meer elliptische banen rond de melkweg moeten volgen dan jonge bruine dwergen.

In de nieuwe studie analyseerde het team van Hsu 172 rode en bruine dwergen van verschillende spectrale typen, classificaties op basis van de spectra van de objecten die correleren met hun oppervlaktetemperaturen. De onderzoekers ontdekte dat een scherpe breuk in stellaire bewegingen scheidt warmere objecten, die gemiddeld meer elliptische banen hebben en ouder zijn, van koelere, die gemiddeld meer cirkelvormige banen hebben en jonger zijn. Deze breuk treedt op bij een spectraaltype tussen L4 en L6, wat overeenkomt met een oppervlaktetemperatuur van ongeveer 1200° tot 1400° Celsius (1.500 tot 1.700 kelvin) – een fractie van de oppervlaktetemperatuur van de zon van ongeveer 5500°C (5.800 K) – de team meldt 5 juli op arXiv.org.

Boven deze kritische temperatuur zijn de schemerige zonnen een mix van langlevende rode dwergen en jonge bruine dwergen. Maar onder deze temperatuur “zijn het allemaal bruine dwergen”, zegt Hsu. Dit zijn de mislukte sterren die gedoemd zijn te verdwijnen. De studie zal verschijnen in een toekomstig nummer van de Astrophysical Journal Supplement Series.

Deze nieuwe methode voor het detecteren van de temperatuurgrens tussen rode en bruine dwergen is intrigerend, maar het resultaat is voorlopig, zegt Trent Dupuy, een astronoom aan de Universiteit van Edinburgh die niet bij het werk betrokken was. “Het is precies waar je zou verwachten”, zegt hij. Dupuy zegt dat er extra rode en bruine dwergen moeten worden geobserveerd om de bevinding te verifiëren.

Hsu is het ermee eens: “We hebben een completere steekproef nodig.” Het uitbreiden van het monster zal zowel gemakkelijk als moeilijk zijn. Positief is dat er veel rode dwergen zijn, die alle andere sterrentypes bij elkaar overtreffen, en bruine dwergen komen ook veel voor. Aan de negatieve kant zijn rode en bruine dwergen echter zwak. Dat maakt het meten van hun Doppler-verschuivingen, die onthullen hoe snel de objecten naar of van de aarde af bewegen, een uitdaging. Maar het kennen van deze beweging is essentieel voor het berekenen van het baanpad van een ster rond de melkweg.