ENGINEERINGNET.BE - Het baanbrekende onderzoek van de collega's van de Université Libre de Bruxelles en de Universiteit van Montpellier verscheen gisteren in het gerenommeerde vaktijdschrijft 'Nature'.
De onderzoekers zijn er voor het eerst in geslaagd de temperatuur te meten in de kern van bepaalde sterren en ook hun leeftijd in te schatten.
Dit leek decennialang een zeer moeilijke opdracht die astrofysici bezig hield. Welk instrument zou in de binnenste lagen van de zon of een ster kunnen doordringen om zo vaststellingen te doen?
De wetenschappers gebruikten hiervoor isotopen van bepaalde chemische elementen en meer bepaald hun onderlinge verhouding.
Bij het ontstaan van het heelal tijdens de 'big bang' kwamen de lichtste chemische elementen voor (waterstof en helium). Door de fusie van waterstof en helium ontstaan sterren die energie afgeven.
In de loop der tijd raakt het waterstof in de kern steeds meer opgebrand, waardoor het fusieproces vertraagt. Daardoor koelt de ster wat af en neemt de stralingsdruk in de kern af. Hierdoor trekt de kern onder invloed van haar eigen gewicht wat meer samen waardoor de temperatuur weer stijgt.
Een rode reus is een oude ster die aan het einde van haar levensfase is gekomen. Haar straling kan gemeten worden en opgedeeld in spectraalklassen en lichtkrachtklassen.
Zulke sterren lijken op onze zon, maar dan in een veel verder gevorderd stadium van hun evolutie. Onze zon zal dat stadium binnen zo'n 4 miljard jaar bereiken.
In het binnenste van dergelijke sterren worden elementen zwaarder dan ijzer gesynthetiseerd. Ijzeratomen vangen neutronen en vormen zo zwaardere elementen, tot en met lood en bismut, de zwaarste stabiele elementen.
Doordat die rode reus zijn buitenste lagen heeft afgestoten, heeft hij de andere ster in het stelsel "bevuild" met zware elementen via convectiestromen. Die tweede ster zal sporen vertonen van de vroegere synthese van zware elementen.
Een ster waar buiten de kern een fusieproces plaatsvindt, produceert meer energie dan daarvoor en zwelt enorm op. Doordat door het opzwellen de oppervlaktetemperatuur daalt wordt de ster een rode reus.
De astrofysici besloten het voorkomen van de zware elementen te meten in sterren die deel uitmaken van een dubbelster-stelsel, waarvan één van de twee sterren ooit een rode reus was. En het zijn net die verhoudingen die de basis vormen voor het inschatten van de temperatuur in de kern van een rode reus.
De onderzoekers bestudeerden voor hun onderzoek beelden van sterren op het einde van hun evolutie, die ze verkregen hadden met de HERMES-spectograaf op de Mercator-telescoop van de KUL het Canarische eiland La Palma.
Ze konden hiermee het relatieve voorkomen van de zware elementen op het oppervlak van een ster bepalen en de spectraallijnen analyseren die een soort vingerafdruk vormen die atomen nalaten door hun interactie met licht.
Deze vingerafdrukken zijn aanwezig in het licht dat van de sterren komt en dus kan men vaststellen welke chemische elementen in welke hoeveelheden voorkomen op het oppervlak van de sterren.
Ze stelden ook vast dat er een verband is tussen de ouderdom die gemeten werd en de infrarood afgifte van dergelijke sterren. Dergelijke sterren stralen meer infrarood uit dan men zou verwachten, als resultaat van gas en stof dat wordt uitgestoten door de reuzenster.
Hoe ouder een ster is, hoe meer men verwacht dat ze grote hoeveelheden materie uitstoot, en die correlatie is nu bevestigd door de waarnemingen. Dat is een belangrijke ontdekking, aangezien infrarood afgifte veel makkelijker gemeten kan worden dan het relatieve voorkomen van elementen.
In de toekomst zal men dit gegeven kunnen gebruiken om de ouderdom van dergelijke sterren te bepalen.
