Een studie van meer dan 26.000 witte dwergsterren heeft een al voorspeld maar ongrijpbaar effect in deze uiterst compacte, stervende sterren bevestigd: hetere witte dwergen zijn iets gezwollener dan koelere, zelfs als ze dezelfde massa hebben. De bevindingen brengen wetenschappers een stap dichter bij het gebruik van deze stellaire objecten als natuurlijke laboratoria om de effecten van extreme zwaartekracht te onderzoeken (The Astrophysical Journalr). Witte dwergen zijn de kernen van sterren die vroeger op onze zon leken, maar die alle waterstof die ooit als nucleaire brandstof heeft gediend hebben verbruikt. Deze ontmantelde sterren hebben een dermate hoge dichtheid dat één theelepel van hun materiaal meer dan een ton weegt – vele malen meer dan normale materie. Omdat deze massa zo dicht opeengepakt zit, kan hun zwaartekracht honderden keren sterker zijn dan die van de aarde. Bij het nieuwe onderzoek, onder leiding van astrofysicus Nicole Crumpler van de Johns Hopkins-universiteit, is gemeten welke invloed die enorme zwaartekracht heeft op de lichtgolven die witte dwergen uitzenden. Het licht van deze zware objecten verliest energie terwijl het aan hun zwaartekracht ontsnapt, waardoor het geleidelijk roder wordt – een effect dat met telescopen kan worden gemeten. Deze ‘gravitationele roodverschuiving’ is het gevolg van de kromming van de ruimte, zoals die door de algemene relativiteitstheorie wordt voorspeld. Door het gemiddelde te nemen van metingen van de bewegingen van de witte dwergen ten opzichte van de aarde, en ze te sorteren op hun zwaartekracht en grootte, wist het team het effect van de gravitationele roodverschuiving te onderscheiden van hoe hogere temperaturen de omvang van de buitenste gaslagen van witte dwergen beïnvloeden. Het onderzoek is een voortzetting van eerdere inspanningen van hetzelfde team. Hun onderzoek uit 2020, waarbij drieduizend witte dwergen werden bekeken, bevestigde dat deze sterren krimpen naarmate ze meer massa vergaren. Dat is het gevolg van de ‘elektron-degeneratiedruk’ – een kwantummechanisch proces dat ervoor zorgt dat hun compacte kernen miljarden jaren stabiel blijven zonder dat er kernfusie hoeft op te treden, zoals in onze zon en andere sterren. Volgens Crumpler had het team tot nu toe niet genoeg gegevens om het subtielere, maar belangrijke effect van hogere temperaturen op deze relatie tussen massa en omvang met zekerheid te kunnen bevestigen. ‘De volgende stap zou de detectie van uiterst subtiele verschillen in de chemische samenstelling van de kernen van witte dwergen van verschillende massa’s kunnen zijn’, zegt hoogleraar Nadia Zakamska van Johns Hopkins. ‘We begrijpen nog niet precies hoe groot de massa van een ster mag zijn om een witte dwerg te vormen in plaats van een neutronenster of een zwart gat. Deze steeds nauwkeuriger wordende metingen kunnen ons helpen om theorieën over deze en andere slecht begrepen processen tijdens de evolutie van zware sterren te testen en te verfijnen.’ (EE) (Image credit: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University.)
