Sterrenstof tot nadenken
Onverwacht warm water in atmosfeer van rode reus
- Zoom
- De rode reus IRC 10216, ook wel CW Leonis genaamd, is een koolstof in de laatste fase van zijn bestaan. Doordat de brandstof opraakt, klapt de kern ineen en stoot de ster zijn buitenste schil van zich af (foto gemaakt met de Very Large Telescope in Chili).
Sterrenkundigen hebben waterdamp ontdekt in de atmosfeer van een rode reuzenster. Dat kon niet volgens de theorie. Daar moet dus aan worden gesleuteld. Maar de ontdekking raakt ook aan de basis van ons bestaan.
Het leek een sterrenkundig abc’tje. Sommige rode reuzen, sterren in de herfst van hun leven, worden omringd door een atmosfeer die rijk is aan koolstofverbindingen. Eigenlijk is het hun buitenste schil die de sterren van zich afwerpen in een laatste poging om te overleven. In zo’n atmosfeer kan geen water voorkomen, zei de theorie. Alle zuurstofatomen, nodig om een watermolecuul te vormen, zitten gevangen in moleculen van koolstofmonoxide.
Maar de rode reuzen houden zich niet aan de theorie. In de jaren tachtig werd met de IRAS-satelliet ontdekt dat een klein percentage wordt omringd door een gaswolk die niet alleen bestaat uit koolstofrijk materiaal, maar ook veel zuurstofrijke verbindingen bevat. Wellicht komt dat, opperden de sterrenkundigen voorzichtig, doordat de gaswolk al een tijdje geleden door de rode reus is uitgestoten en dat de ster daarna pas is geëvolueerd in een koolstofster.
Dat klonk al niet zo plausibel, maar het abc’tje kwam nog verder onder druk te staan toen de SWAS-satelliet in 2001 water zag in de atmosfeer van CW Leonis, een rode reus in het sterrenbeeld Leeuw. Opnieuw was een – wankele - verklaring snel gevonden: misschien wordt de ster omringd door ijzige kometen die hij met zijn gloed en sterrenwind laat verdampen. Het water dat de SWAS zag, kwam dus eigenlijk uit de kometenstaarten.
Herschel
Nu moeten de sterrenkundigen echt met de billen bloot. De waterdamp in de gaswolk van CW Leonis is heet, tot wel 1000 Kelvin, registreerde de Herschel, de ruimtetelescoop die ruim een jaar geleden werd gelanceerd. Dat betekent dat het vocht vers van de ster komt, concludeert een Europees team wetenschappers dat in een artikel in het vakblad Nature de beelden van de Herschel analyseert.
Ook deze wetenschappers komen met een hypothese op de proppen. De waterdamp moet zijn gevormd in onverwachte chemische processen die door ultraviolet licht op gang zijn gebracht. Dit licht kan het koolmonoxide losbreken waarna de vrijgekomen zuurstofatomen op zoek kunnen naar waterstof om water te vormen.
Er is één probleempje: in de gaswolk van de rode reus kan eigenlijk geen ultraviolet licht doordringen. Maar dat hoeft geen probleem te zijn, zeggen de wetenschappers. De atmosfeer van een rode reus is vaak ‘geklonterd’; er zitten ook lege gedeeltes tussen en daarlangs zou het ultraviolet een weg moeten vinden naar de ster zelf.
Ademtocht
De Zweedse astrofysicus Bengt Gustafsson, die het artikel in Nature van commentaar voorziet, neemt die verklaring voor kennisgeving aan. We moeten nog eens goed naar die onverwachte chemische processen kijken, mompelt hij. Maar eigenlijk drukt dit artikel ons weer eens met de neus op de feiten: we snappen nog bitter weinig van rode reuzen als CW Leonis.
En het is nog wel zo’n bijzondere ster, die CW Leonis. Hij staat vrij dichtbij, op 500 lichtjaren, en is de helderste ster aan de hemel, buiten het zonnestelsel. Toch is hij met het blote oog nauwelijks waarneembaar. Hij zendt uit in het infrarood, een golflengte waar het menselijk oog niet op is berekend maar de kijkers van de Herschel juist wel.
Maar CW Leonis is vooral bijzonder omdat hij stervende is. In zijn laatste ademtochten blaast de rode reus dus koolstofverbindingen én watermoleculen uit, zo heeft Herschel laten zien, en dat is precies het stof waarvan nieuwe sterren en planeten worden gevormd. Tot onszelf aan toe, zucht de Gustafsson, ‘en we begrijpen er nog maar zo weinig van’.
Joep Engels
L.Decin e.a.: ‘Warm water vapour in the sooty outflow from a luminous carbon star’, in Nature van 2 september 2010
