Leidse astronomen verklaren de leeftijdsparadox van de Orionnevel
Waarom lijken de gasschil en planeetvormende schijven in de Orionnevel veel jonger dan de sterren zelf? Sterrenkundigen van onder meer de Universiteit Leiden komen met een nieuwe verklaring: de zwaarste ster in het hart van de nevel zou 200.000 jaar geleden zijn ontstaan door een botsing tussen twee sterren.
Het onderzoek verschijnt binnenkort in het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics.
De paradox uitgelegd in 1 minuut
Vanwege de gekozen cookie-instellingen kunnen we deze video hier niet tonen.
Bekijk de video op de oorspronkelijke website ofDe Orionnevel is een groot stervormingsgebied dat met het blote oog zichtbaar is. Een deel van de jonge sterren in deze nevel heeft een schijf van gas en stof om zich heen waarin planeten ontstaan. Deze stofschijven worden gestaag weggeblazen door de straling van de centrale zware ster, 1 Ori C1 (Theta-1 Orionis C1). Daardoor doet hun vorm denken aan kikkervisjes.
Doordat de stofschijven in hoog tempo massa verliezen, hadden ze op basis van de leeftijd van de sterren (ongeveer 1 miljoen jaar) allang verdwenen moeten zijn. Ook de grote gasschil rond de centrale ster roept vragen op. De centrale ster zet het omringende gas in beweging, waardoor de schil met ongeveer 13 kilometer per seconde uitdijt. Als je die snelheid terugrekent, lijkt de gasschil pas enkele honderdduizenden jaren geleden te zijn ontstaan. De sterren zijn dus veel ouder dan zowel de gasschil als de stofschijven (de kikkervisjes) doen vermoeden. Dat is de leeftijdsparadox van de Orionnevel.
Gesimuleerde sterbotsing
De Leidse sterrenkundige Maite Wilhelm en collega’s stellen een nieuw scenario voor dat beide problemen kan verklaren. Volgens hen is 1 Ori C1, met een massa van ongeveer 33,5 keer die van de zon, ontstaan door de samensmelting van een dubbelster. Een dubbelster bestaat uit twee sterren die door hun onderlinge zwaartekracht om een gemeenschappelijk zwaartepunt draaien. De onderzoekers vermoeden dat een derde ster het dubbelstersysteem heeft verstoord, waardoor een van de twee sterren uit zijn stabiele baan raakte en de sterren uiteindelijk met elkaar botsten.
Als de twee sterren inderdaad enkele honderdduizenden jaren geleden zijn samengesmolten, moet de lichtkracht van de resulterende ster vanaf dat moment sterk zijn toegenomen. De onderzoekers gebruikten computersimulaties om te onderzoeken of dit scenario de waarnemingen kan verklaren.
Simulaties ondersteunen het scenario
En dat bleek het geval. Vóór de botsing straalden de twee losse sterren veel minder fel, waardoor de omringende stofschijven het grootste deel van hun bestaan gespaard bleven. Pas na de fusie schoot de straling omhoog en begon de snelle verdamping van deze schijven.
Voor de snelle uitdijing van de gasschil is nog wel een aanvullende verklaring nodig. De samensmelting alleen levert naar schatting dertig keer meer stuwkracht op, terwijl een factor honderd nodig is om de waargenomen uitdijing te verklaren. De onderzoekers vermoeden dat ook koel gas uit de verdampende stofschijven een rol speelt. Wanneer dit gas zich mengt met het hete gas in de uitdijende bel, kan het de ontbrekende stuwkracht leveren.
Daarnaast biedt het voorgestelde scenario een verklaring voor twee andere opvallende eigenschappen van 1 Ori C1: het waargenomen schuine magneetveld en een klein overschot aan stikstof in de ster.
‘Voor de eerste keer zijn we in onze directe kosmische omgeving getuige van de gevolgen van een grote sterbotsing’
Meer sterbotsingen in directe kosmische omgeving dan gedacht
Mede-auteur Simon Portegies Zwart is enthousiast over de resultaten. ‘Het is de eerste keer dat we in onze directe kosmische omgeving getuige zijn van de consequenties van een grote sterbotsing. Het toont ook aan dat sterbotsingen veel vaker voorkomen dan we tot nu toe dachten en dat ze verstrekkende gevolgen hebben.’ Maite Wilhelm besluit: ‘Ons idee laat zien dat subtiele effecten in drievoudige stersystemen een groot effect kunnen hebben op hun omgeving, en mogelijk zelfs op de planeten die daar nog aan het vormen zijn.’
Wetenschappelijke publicatie
‘A triple-induced merger in θ 1 Ori C solves the proplyd lifetime problem and the curiously young shell of M42’, M. J. C. Wilhelm et al., Astronomy & Astrophysics, DOI: 10.1051/0004-6361/202662018. Preprint: https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa62018-26.pdf
Dit artikel verscheen als persbericht op astronomie.nl.
Headerbeeld: 'Kikkervisjes in de Orionnevel, credit: ESA/Hubble.
.jpg){kind=link}