Astronomen hebben voor het eerst rechtstreeks waargenomen hoe het intense licht van sterren materie kan ‘wegduwen’.
Onderzoekers van de universiteiten van Cambridge en Sydney deden deze waarneming bij de dubbelster WR140, die uit twee kolossale hete sterren bestaat (Nature/Nature Astronomy).
WR140 bestaat uit een enorme Wolf-Rayetster en een nog grotere blauwe superreus, die in bijna acht jaar om elkaar heen draaien.
Deze dubbelster in het sterrenbeeld Zwaan wordt al twintig jaar gevolgd met de Keck-telescopen op Hawaï, en sinds kort ook door de Webb-ruimtetelescoop.
WR140 stoot met tussenpozen van ongeveer acht jaar stofpluimen uit die zich over honderden miljoenen kilometers uitstrekken.
Deze stofpluimen bieden astronomen de kans om te observeren hoe sterlicht materie kan beïnvloeden.
Het is bekend dat fotonen (lichtdeeltjes) impuls hebben, waardoor ze druk kunnen uitoefenen op materie: de zogeheten lichtdruk.
Astronomen zijn vaak getuige van het resultaat van dit verschijnsel in de vorm van materie die met hoge snelheid door het heelal raast, maar het proces laat zich maar moeilijk op heterdaad betrappen.
Directe waarnemingen van versnelling door andere krachten dan de zwaartekracht zijn zeldzaam, vooral in een stellaire omgeving, waar andere krachten al snel de overhand hebben.
Om de versnelling ten gevolge van de lichtdruk te kunnen meten, moet de stralingsbron dus heel intens zijn – zoals in het geval van WR140. Alle sterren produceren ‘sterrenwind’, maar die van een Wolf-Rayet-ster hebben meer weg van een sterrenorkaan.
In deze wind condenseren elementen zoals koolstof tot stof dat heet nagloeit in het infrarood. Hierdoor zijn deze stofwolken waarneembaar met telescopen als Keck en Webb.
Onderzoek onder leiding van Yinuo Han van het Institute of Astronomy (Cambridge, VK) heeft nu laten zien dat het stof van de Wolf-Rayet-ster in WR140 niet radiaal van deze ster wegstroomt.
Het stof vormt zich pas op de plek waar de winden van de beide sterren met elkaar in botsing komen: een kegelvormig schokfront dat tussen beide in ligt.
Dit schokfront draait mee met de om elkaar wentelende sterren en wordt daarbij ‘opgerold’ tot een spiraal.
Uit het onderzoek blijkt verder dat de twee sterren geen cirkelvormige maar elliptische banen doorlopen. En de stofproductie komt pas op gang wanneer de sterren hun kleinste onderlinge afstand bereiken.
Hierdoor blaast WR140 om de acht jaar een nieuwe ‘rookring’ uit. Daarbij nestelt elke volgende rookring zich binnen de bel van de vorige, net als een stel reusachtige matroesjka-poppen.
Omdat de uitstoot van stof door deze Wolf-Rayet-ster zo voorspelbaar is, en zich over zulke grote afstanden uitstrekt, kan de invloed die de lichtdruk erop uitoefent goed worden onderzocht.
Zonder lichtdruk zou elke uitgestoten stofspiraal met constante snelheid moeten uitdijen, maar dat blijkt niet het geval te zijn.
Door de lichtdruk versnelt het stof juist een beetje, en dat is nu met camera’s vastgelegd. (EE)
(Image Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, JPL-Caltech)
