Dubbelsterren fungeren als katapult

Herkomst 'losgeslagen' sterren ontdekt

  • Door: Arnout Jaspers

Met een Leids/Japanse supercomputer is uitgedokterd dat dubbelsterren in sterrenhopen 'losgeslagen' sterren produceren.

animatie sterrenhoop
Zoom
animatie sterrenhoop
Beeld uit een animatie (links: close-up, rechts: totaalbeeld) op basis van het computermodel van een sterrenhoop die sterren met grote snelheid uitstoot.

De meeste van de circa honderd miljard sterren in onze Melkweg draaien vrij rustig in dezelfde richting rondjes om het centrum, als schaatsers op een ijsbaan. Maar een op de vijf sterren houdt zich niet aan de verkeersregels en raast kris-kras door de Melkweg. De snelheid ten opzichte van naburige sterren kan tientallen kilometers per seconde bedragen.

Er waren twee kandidaat-verklaringen: mogelijk stond zo'n ster ooit in de buurt van een andere ster die uiteen spatte in een supernova-explosie. Deze explosie zou de ster dan de benodigde opdonder gegeven hebben. De andere mogelijkheid was, dat de afwijkende snelheid het gevolg was van een bijna-botsing met een andere, zwaardere ster.

Simon Portegies Zwart van de Leidse Sterrewacht en een Japanse collega hebben nu met een zelfgebouwde supercomputer, de Little Green Machine, uitgedokterd hoe het zit. Ze simuleerden in de computer een zo realistisch mogelijk sterrenstelsel, en merkten al bij de eerste tests dat dit een populatie losgeslagen sterren met de juiste eigenschappen produceerde.
Essentieel in het model is, dat sterren meestal in groepjes tegelijk ontstaan uit grote gaswolken. Zo'n groepje vormt een dichtbevolkte sterrenhoop, waarvan de leden allemaal in de ban van elkaars zwaartekracht zijn. Bovendien ontstaat een groot deel van de sterren als dubbelster. In het centrum van zo'n sterrenhoop is de kans groot dat een losse ster heel dicht in de buurt van een dubbelster komt.
Als drie sterren tegelijk dicht in elkaars buurt komen, kan de zwaartekracht onverwachte dingen doen. Met name kunnen twee van de sterren fungeren als een katapult die de derde ster wegslingert met een snelheid die groot genoeg is om aan de zwaartekracht van de hele sterrenhoop te ontsnappen. Een animatie van dit proces is hier te zien.
 
Portegies en zijn collega schatten in hun artikel in Science Express dat elke sterrenhoop op deze manier een stuk of twintig losgeslagen sterren produceert voordat hij zelf weer uiteenvalt. Dit is genoeg om het aandeel losgeslagen sterren in de Melkweg te verklaren.

Er zijn ook waarnemingen die dit model ondersteunen.
Uit de snelheid van twee losgeslagen sterren in de Grote Magelhaanse Wolk (een kleine buur van de Melkweg) is te zien dat deze beide weggeschoten moeten zijn uit de jonge sterrenhoop R136, respektievelijk 1 miljoen en 1,4 miljoen jaar geleden. Deze sterrenhoop is pas 2 miljoen jaar oud, zo jong dat er nog geen supernova's in opgetreden kunnen zijn, wat de alternatieve verklaring voor het ontstaan van losgeslagen sterren weerspreekt.

The Origin of OB Runaway Stars
Michiko S. Fujii en Simon Portegies Zwart
Sience Express, 17 november