Stervende ster gaat aan en uit

Voor het eerst hebben astronomen een witte dwerg zien ‘aan- en uitgaan’. De ster gaat van licht naar relatief donker in een periode van slechts 30 minuten. Dat zien astronomen van onder andere Durham University en de Radboud Universiteit in observaties van NASA’s TESS-satelliet, die hoofdzakelijk bedoeld is om exoplaneten te onderzoeken. Hun resultaten, die meer inzicht geven in de natuurkunde rond dubbelsterren, publiceerden ze maandag in Nature Astronomy.

Een ster wordt een witte dwerg als die is ‘opgebrand’ en minder dan acht keer zo veel als de zon woog. De dwerg blijft wel heet en straalt dus ook nog.

De bestudeerde witte dwerg is onderdeel van de dubbelster TW Pictoris in het sterrenbeeld Schilder (Pictor), op een afstand van 1.400 lichtjaar van de aarde. Er draait een normale ster omheen. De twee staan zo dicht bij elkaar dat de zwaartekracht van de witte dwerg waterstof- en heliumgas onttrekt aan de gekoppelde ster. De dwerg ‘eet’ de donorster langzaam op via een proces dat accretie heet.

Het magnetisch veld van de witte dwerg beïnvloedt die gasstroom. „Normaal gesproken volgt het gas de magnetische veldlijnen en bereikt het de polen van de dwerg. Net zoals bijvoorbeeld deeltjes afkomstig van de zon dat op aarde doen bij het noorderlicht. Op het moment dat het gas op de witte dwerg valt, zie je licht”, legt Paul Groot uit, hoogleraar sterrenkunde aan de Radboud Universiteit en co-auteur van de studie.

Een afketsend steentje

„Maar het magneetveld kan ook fungeren als een barrière. Denk aan een schoepenrad dat hard om zijn as draait. Als je daar een steentje op gooit, ketst het af in plaats van dat het wordt opgenomen.” Of dat gebeurt, hangt af van de sterkte en draaisnelheid van het magnetische veld, maar ook van hoeveel gas er op dit veld komt.

Waarschijnlijker neemt de gasstroom toe. „Een langzame gasstroom kan de witte dwerg wel opnemen. Maar als het sneller gaat wordt het afgeketst. Als dat gebeurt geeft het systeem dus minder licht.” Hoe het komt dat de gasstroom ineens verandert, is nog niet zeker. Misschien sputtert de donorster, „vergelijkbaar met de vulkaan in La Palma nu. Soms stroomt het lava heel makkelijk, soms sputtert het een beetje.” Maar het kan ook dat de gasstroom vanaf de donorster naar de accretieschijf rondom de witte dwerg wél constant is, maar dat de doorstroomsnelheid van die schijf naar de dwerg varieert.

Het in korte tijd ‘aan- en uitgaan’ van ster-restanten was al eerder waargenomen bij de zogeheten transitionele pulsars, een subgroep van neutronensterren. Daar is het effect spectaculairder. Als de pulsars ‘aan’ staan zenden ze hoog-energetische röntgenstraling uit. Staat de pulsar ‘uit’, doordat de gasstroom afketst, dan zendt deze radiogolven met juist heel lage energie uit. Zo groot is de stap niet bij witte dwergen. Daar zit het licht in beide standen in het optische spectrum, dat loopt van uv- tot infraroodstraling. In de ‘uitstand’ zendt de witte dwerg dus nog steeds licht uit, maar veel minder.

Het was altijd de vraag of dit knipperen nou een typisch fenomeen van neutronensterren was, of iets algemeens. Het tweede lijkt dus het geval te zijn. Accretie-veranderingen treden niet alleen relatief snel op, zoals bij TW Pictoris en pulsars, maar in het geval van superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels gebeurt hetzelfde over miljoenen jaren. „Daardoor zijn die systemen veel moeilijker te bestuderen. Maar veel van wat we waarnemen is niet afhankelijk van welk object de massa onttrekt. Het heeft meer te maken met de onderliggende natuurkunde van de accretieschijven.” Het bestuderen van TW Pictoris en pulsars zorgt ervoor dat astronomen die natuurkunde beter begrijpen, dankzij systemen die ze makkelijker en sneller kunnen bestuderen.