Je leest:

Monster-ster heeft vorm rugbybal

Monster-ster heeft vorm rugbybal

Auteur: | 26 november 2003

Wat is er aan de hand in de labiele reus Eta Carinae? De Interferometer van de Europese Very Large Telescope in Chili drong voor het eerst door in het hart van deze bizarre ster.

Al sinds 1843, toen de voorheen onopvallende ster Eta Carinae een enorme uitbarsting produceerde, vragen astronomen zich af wat er precies gaande is in deze labiele reus. Wegens de forse afstand – 7500 lichtjaar – waren tot nu toe geen details van de ster zelf waarneembaar. Eerdere opnamen laten wel de twee paddestoelwolken zien die de ster destijds heeft uitgestoten, die honderden malen groter zijn dan ons zonnestelsel. Dankzij infrarood-interferometrie kon door Roy van Boekel (ESO/UvA) en collega’s nu voor het eerst worden ingezoomd op de ster zelf. Die blijkt extreem uitgerekt, en spat bijna uit elkaar door z’n eigen rotatie.

Eta Carinae van groot naar klein

Eta Carinae is naar alle maatstaven een gigant: hij is honderd keer zo zwaar als de zon, zendt vijf miljoen maal zo veel licht uit, en zou in ons zonnestelsel tot voorbij de baan van Jupiter reiken. Het is wel enigszins arbitrair wat de afmeting van de ster is. De buitenste laag wordt in hoog tempo de ruimte in geblazen door de stralingsdruk – de ‘botsingskracht’ die het uitgezonden licht uitoefent op gasatomen. Veel sterren, waaronder de zon, verliezen door deze zogeheten sterrenwind geleidelijk aan materie, maar bij Eta Carinae gaat dit zo snel (500 aardmassa’s per jaar) dat de grens tussen de buitenste laag van de ster en het vertrekpunt van de sterrenwind niet nauwkeurig definieerbaar is.

VINCI en NAOS-CONICA , twee infrarood-instrumenten op de Very Large Telescope (VLT) van de European Soutern Observatory (ESO) in Chili, maakten het voor het eerst mogelijk om de sterrenwind tot in de buitenlagen van Eta Carinae waar te nemen. Met de NAOS-CONICA camera en een van de 8.2 meter telescopen van de VLT werd een foto gemaakt van de mistige omgeving van Eta Carinae, waarop details iets groter dan ons zonnestelsel nog net te onderscheiden zijn.

VINCI is een interferometer, wat wil zeggen dat deze het licht uit twee telescopen van de VLT met elkaar combineert, zodat nog veel kleinere details zichtbaar worden. Een interferometer kan in principe dezelfde soort beelden opleveren als een enkele telescoop, maar dat vergt zeer veel waarnemingen. ‘Een interferometer maakt per keer in zekere zin een één-dimensionale foto van het object, alsof je er naar kijkt door een heel dun spleetje dat loopt in de richting van de verbindingslijn tussen de twee telescopen’, verklaart mede-auteur van het artikel in Astronomy& Astrophysics, Alex de Koter.

VINCI gebruikte voor dit onderzoek twee kleine, verrijdbare test-telescopen van de VLT met een primaire spiegel van 35 centimeter en maximale onderlinge afstand van 62 meter. Dankzij deze opstelling kon VINCI zover inzoomen dat de vorm van de buitenste laag van de ster te onderscheiden was. Vertaald naar aardse verhoudingen, is dit vergelijkbaar met het onderscheid maken tussen een ei en een biljart-bal op 2000 kilometer afstand.

Eta Carinae blijkt extreem uitgerekt en meer op een rugby- dan op een voetbal te lijken: de lange as is anderhalf maal langer dan de korte as, en ligt in dezelfde richting als waarin de twee veel grotere paddestoelwolken zijn uitgestoten. In feite ziet VINCI de grens rond Eta Carinae waar de sterrewind zo dicht wordt dat deze ondoorzichtig wordt. Blijkbaar is die sterrenwind uit de richting van de lange as veel sterker dan loodrecht daarop.

In de gangbare modellen verliest een ster de meeste materie rond de evenaar, omdat de sterrenwind daar geholpen wordt door de middelpuntvliedende kracht als gevolg van de eigen rotatie. Voor Eta Carinae zou dat betekenen dat z’n rotatie-as (door de polen) loodrecht op de twee paddestoelwolken staat. Het is echter bijna onmogelijk dat de paddestoelwolken als twee spaken in een wiel ten opzichte van de roterende ster liggen. De in 1843 uitgestoten materie zou dan een complete ring of torus rond de ster gevormd hebben. De configuratie van het geheel is dus slechts verklaarbaar als Eta Carinae sterk uitgerekt is in de richting van z’n polen. Een verrassende conclusie, omdat sterren (en planeten) normaliter juist afgeplat zijn aan de polen, wegens de middelpuntvliedende kracht die de neiging heeft de evenaar op te rekken.

Toch was de exotische vorm van sterren als Eta Carinae voorspeld, door theoreticus Stan Owocki. Zijn belangrijkste aanname is, dat zich in de door VINCI waargenomen ‘rugby-bal’ een ongeveer 10 maal kleinere centrale zone bevindt, de eigenlijke ster, die wel afgeplat is aan de polen. Omdat die polen zich dichter bij het centrum bevinden, waar de kernfusie plaatsvindt, is het daar heter, is er meer stralingsdruk en wordt de buitenste laag boven de polen juist verder opgeblazen.

Op basis van dit model kan ook de rotatiesnelheid van Eta Carinae berekend worden. Hij blijkt te roteren met meer dan 90 procent van de kritieke snelheid (waarbij de ster door z’n eigen middelpuntvliedende kracht uit elkaar spat) Eta Carinae heeft vaker grote uitbarstingen doorgemaakt, voor het laatst in 1890. Of dit in de nabije toekomst weer zal gebeuren is niet bekend, maar tot rust zal de labiele reus zeker niet komen. In het huidige tempo verliest hij zoveel materie, dat er over 100.000 jaar niets meer van hem over is. Waarschijnlijker is echter, dat Eta Carinae voor die tijd zichzelf zal vernietigen in een supernova-explosie, die overdag met het blote oog aan de hemel zichtbaar zal zijn.

Dit artikel is een publicatie van Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA).
© Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 26 november 2003

NEMO Kennislink Agenda

NEMO Kennislink vertoont op deze plaats normaal gesproken wetenschappelijke activiteiten uit heel Nederland. Door de maatregelen tegen het nieuwe coronavirus zal daarvan een groot gedeelte worden afgelast. Omdat we geen achterhaalde informatie willen verspreiden, laten we voorlopig geen activiteiten zien.
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.