Astronomen die gebruik maken van de Zwitserse 1,2-meter Leonhard Euler-telescoop van de ESO-sterrenwacht op La Silla, Chili, hebben een nieuw soort veranderlijke ster ontdekt. De ontdekking is gebaseerd op de detectie van zeer kleine veranderingen in de helderheden van sterren in een sterrenhoop.
De waarnemingen hebben tot nu toe onbekende eigenschappen van deze sterren aan het licht gebracht die in strijd zijn met de huidige theorieën en vragen oproepen over de oorzaak van de helderheidsvariaties. De Zwitsers zijn befaamd om hun vakmanschap op het gebied van uiterst precieze instrumenten. Passend in deze traditie heeft een Zwitsers onderzoeksteam van de sterrenwacht van Genève nu buitengewoon precieze helderheidsmetingen gedaan met een relatief kleine 1,2-meter telescoop. Bij dit waarnemingsprogramma, dat vele jaren heeft geduurd, hebben zij een nieuwe klasse van veranderlijke sterren ontdekt.
De nieuwe resultaten zijn gebaseerd op regelmatige metingen, verspreid over een periode van zeven jaar, van de helderheid van meer dan drieduizend sterren in de open sterrenhoop NGC 3766 [1]. Deze metingen laten zien dat 36 sterren in de sterrenhoop een onverwacht patroon vertonen: ze vertonen uiterst kleine regelmatige helderheidsveranderingen van ongeveer 0,1% van hun normale helderheid. Deze variaties hebben een periode van twee tot twintig uur. De sterren zijn iets heter en helderder dan de zon, maar lijken verder niet opmerkelijk te zijn. De nieuwe klasse van veranderlijke sterren moet nog een naam krijgen.
De bereikte meetnauwkeurigheid is twee keer zo groot als die van vergelijkbare onderzoeken met andere telescopen. Het is voor het eerst dat deze piepkleine variaties zijn waargenomen. ‘We hebben dit gevoeligheidsniveau te danken aan een combinatie van zeer nauwkeurige waarnemingen en een zeer zorgvuldige data-analyse,’ zegt Nami Mowlavi, die het onderzoeksteam leidt. ‘Maar ook aan het zeer uitgebreide waarnemingsprogramma, dat zeven jaar heeft geduurd. Het zou waarschijnlijk niet zijn gelukt om een grotere telescoop zo lang te mogen gebruiken.’
Veel sterren worden veranderlijke of pulserende sterren genoemd, omdat hun schijnbare helderheid in de loop van de tijd varieert. Hoe de helderheid van deze sterren verandert hangt op allerlei ingewikkelde manieren samen met hun inwendige eigenschappen. Dit verschijnsel heeft tot de ontwikkeling van een aparte tak van astrofysica geleid: de asteroseismologie. Daarbij ‘luisteren’ astronomen als het ware naar stellaire trillingen om de fysische eigenschappen van sterren te onderzoeken en meer te weten te komen over hun inwendige functioneren.
‘Het bestaan van deze nieuwe klasse van veranderlijke sterren vormt een uitdaging voor de astrofysica,’ zegt mede-teamlid Sophie Saesen. ‘Volgens de bestaande theoretische modellen zou hun licht helemaal geen periodieke veranderingen mogen vertonen. Onze huidige inspanningen zijn er dan ook op gericht om meer te weten te komen over dit vreemde nieuwe stertype.’ Hoewel de oorzaak van de variabiliteit nog onduidelijk is, is er wel iets intrigerends ontdekt: sommige van deze sterren lijken heel snel om hun as te draaien. Ze roteren met een snelheid die meer dan de helft van de kritieke waarde heeft – de drempel waarbij sterren instabiel worden en materie de ruimte in slingeren.
‘Onder die omstandigheden zal de snelle rotatie een belangrijke invloed op hun inwendige eigenschappen hebben, maar we beschikken nog niet over geschikte modellen voor hun helderheidsveranderingen,’ legt Mowlavi uit. ‘We hopen dat onze ontdekking specialisten ertoe zal aanzetten om zich over dit probleem te buigen, om de oorzaak van deze geheimzinnige variaties te achterhalen.’
Noten
[1] Dit is slechts een van de sterrenhopen die voor dit grote waarnemingsprogramma zijn geselecteerd. NGC 3766 staat op een afstand van ongeveer 7000 lichtjaar in het zuidelijke sterrenbeeld Centaurus en is naar schatting 20 miljoen jaar oud.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Stellar variability in open clusters I. A new class of variable stars in NGC 3766’, van N. Mowlavi et al., dat op 12 juni 2013 in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics verschijnt. Het onderzoeksteam bestaat uit N. Mowlavi, F. Barblan, S. Saesen en L. Eyer, allen van de sterrenwacht van Genève (Zwitserland).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
