Astronomen die gebruik maken van telescopen van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) hebben reusachtige vlekken ontdekt op de oppervlakken van extreem hete sterren die zich in sterrenhopen verschuilen. De sterren worden niet alleen geteisterd door magnetische vlekken, sommige produceren ook ‘supervlammen’, explosies van energie die enkele miljoenen keren heviger zijn dan vergelijkbare erupties op de zon.
De ontdekking, die vandaag in Nature Astronomy is gepubliceerd, geeft astronomen meer inzicht in deze raadselachtige sterren en opent deuren die tot de oplossing van andere moeilijke vraagstukken in de stellaire astronomie kunnen leiden. Het onderzoeksteam, onder leiding van Yazan Moman van de INAF-sterrenwacht van Padua in Italië, keek naar een bijzonder soort sterren die extreme ‘horizontale-tak’-sterren worden genoemd – objecten die ongeveer half zo weinig massa hebben als de zon, maar vier tot vijf keer heter zijn. ‘Deze hete kleine sterren zijn bijzonder, omdat we weten dat ze een van de eindfasen in het leven van een normale ster overslaan en vroegtijdig zullen sterven’, zegt Momany, die voorheen stafastronoom was bij de ESO-sterrenwacht op Paranal in Chili. ‘In onze Melkweg worden deze merkwaardig hete objecten doorgaans in verband gebracht met een nabije stellaire begeleider.’
Verrassend genoeg lijkt de overgrote meerderheid van de extreme ‘horizontale-tak’-sterren die in dichtbevolkte bolvormige sterrenhopen worden waargenomen echter geen begeleider te hebben. Door deze sterren langdurig met ESO-telescopen in de gaten te houden, is nu vastgesteld dat deze geheimzinnige objecten nog een andere bijzondere eigenschap hebben. Bij waarnemingen van drie verschillende bolvormige sterrenhopen hebben Momany en zijn collega’s ontdekt dat veel van de daarin aanwezige extreme ‘horizontale-tak’-sterren in de loop van enkele dagen tot weken regelmatige helderheidsveranderingen vertonen. ‘Na alle andere scenario’s te hebben weggestreept, bleef er maar één verklaring voor de waargenomen helderheidsvariaties over’, zegt mede-auteur en voormalig ESO-fellow Simone Zaggi van de INAF-sterrenwacht van Padua: ‘deze sterren worden geteisterd door vlekken!’
De vlekken op de extreme ‘horizontale-tak’-sterren lijken heel anders te zijn dan de donkere vlekken op onze eigen zon, maar beide worden veroorzaakt door magnetische velden. De vlekken op deze hete sterren zijn helderder en heter dan het omringende steroppervlak, terwijl die op de zon juist donker afsteken tegen het zonsoppervlak en koeler zijn dan hun omgeving. De vlekken op de extreme ‘horizontale-tak’-sterren zijn ook aanzienlijk groter dan zonnevlekken: ze kunnen tot wel een kwart van het steroppervlak bestrijken. De heldere vlekken zijn bovendien ongelooflijk hardnekkig: waar individuele zonnevlekken slechts enkele dagen tot maanden standhouden, blijven zij tientallen jaren bestaan. De waargenomen helderheidsveranderingen ontstaan doordat de vlekken door de draaiing van de hete sterren in en uit beeld schuiven. Naast de helderheidsvariaties ten gevolge van vlekken heeft het team ook enkele extreme ‘horizontale-tak’-sterren ontdekt die supervlammen vertonen – plotselinge uitbarstingen van energie die ook op de aanwezigheid van een magnetisch veld wijzen. ‘Ze lijken op de vlammen die we bij onze eigen zon zien, maar hebben tien miljoen keer zoveel energie,’ zegt mede-auteur Henri Boffin, astronoom aan het ESO-hoofdkwartier in Duitsland. ‘Dergelijk gedrag was zeker niet verwacht en benadrukt het belang van magnetische velden bij de verklaring van de eigenschappen van deze sterren.’
Na zes jaar te hebben geprobeerd om extreme ‘horizontale-tak’-sterren te begrijpen, hebben astronomen nu een completer beeld van hen. De nieuwe ontdekking kan ook de oorsprong helpen verklaren van de sterke magnetische velden van veel witte dwergsterren – objecten die het eindstadium van zonachtige sterren vertegenwoordigen en overeenkomsten met extreme ‘horizontale-tak’-sterren vertonen. ‘Het grotere plaatje is nu dat de helderheidsveranderingen van alle hete sterren – van jonge zonachtige sterren tot oude extreme ‘horizontale-tak’-sterren en dode witte dwergen – mogelijk met elkaar verbonden zijn’, zegt teamlid David Jones, een voormalig ESO-fellow die nu bij het Spaanse Instituto de Astrofísica de Canarias werkzaam is. ‘Al deze objecten lijken te worden geplaagd door magnetische vlekken op hun oppervlakken.’ Om tot dit resultaat te komen hebben de astronomen diverse instrumenten van ESO’s Very Large Telescope (VLT) gebruikt, waaronder VIMOS, FLAMES en FORS2, evenals de OmegaCAM die aan deVLT Survey Telescope op Paranal gekoppeld is. Ze hebben ook de ULTRACAM van de New Technology Telescope van de ESO-sterrenwacht op La Silla, eveneens in Chili, gebruikt. De doorbraak kwam toen het team de sterren in het nabij-ultraviolette deel van het spectrum waarnam, waardoor de hetere extreme sterren helder afstaken tegen de koelere sterren in de bolvormige sterrenhopen.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘A plague of magnetic spots among the hot stars of globular clusters’, dat vandaag in Nature Astronomy is gepubliceerd (doi: 10.1038/s41550-020-1113-4).
Het onderzoeksteam bestaat uit Y. Momany (INAF-sterrenwacht van Padua, Italië [INAF Padua]), S. Zaggia (INAF Padua), M. Montalto (Faculteit natuur-en sterrenkunde, Universiteit van Padua, Italië [U. Padua]), D. Jones (Instituto de Astrofísica de Canarias en Vakgroep astrofysica, Universiteit van La Laguna, Tenerife, Spanje), H.M.J. Boffin (European Southern Observatory, Garching, Duitsland, S. Cassisi (INAF-sterrenwacht van Pisa, Italië), C. Moni Bidin (Instituto de Astronomia, Universidad Catolica del Norte, Antofagasta, Chili), M. Gullieuszik (INAF Padua), I. Saviane (European Southern Observatory, Santiago, Chili), L. Monaco (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andreas Bello, Santiago, Chili), E. Mason (INAF Astronomical Observatory of Trieste, Italië), L. Girardi (INAF Padua), V. D’Orazi (INAF Padua), G. Piotto (U. Padua), A.P. Milone (U. Padua), H. Lala (U. Padua), P.B. Stetson (Herzberg Astronomy and Astrophysics, National Research Council, Victoria, Canada) en Y. Beletsky (Las Campanas Observatory, Carnegie Institution of Washington, La Serena, Chili).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en verreweg de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili, met Australië als strategische partner. 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) en haar toonaangevende Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen – VISTA, die in het infrarood werkt, en de op zichtbare golflengten opererende VLT Survey Telescope. Ook op Paranal zal ESO onderkomen bieden aan en het beheer voeren over de Cherenkov Telescope Array South, ’s werelds grootste en meest gevoelige observatorium van gammastraling. ESO speelt tevens een belangrijke partnerrol bij twee faciliteiten op Chajnantor, APEX en ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Extremely Large Telescope, de ELT, die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
Bron: ESO
