Tot afgelopen zomer kenden astronomen ongeveer tweehonderd groepjes van vier sterren die om elkaar heen draaien. Dat aantal is verdubbeld door de Nederlandse student Thomas Vaessen. Hij ontwikkelde een bijzonder succesvol algoritme om deze sterkwartetten op te sporen.
Onze zon, die helemaal in haar eentje door de Melkweg beweegt, is een uitzondering. Meer dan de helft van de sterren heeft een of meerdere partners. In 2021 werd er zelfs een zesvoudig stersysteem ontdekt, waarin drie sterduo’s om elkaar heen draaien.
Sterkwartet
Sterrenkundigen vermoeden dat ongeveer 4 procent van de sterren zich in viervoudige stersystemen bevinden. Sterren kunnen in deze kwartetten op verschillende manieren met elkaar dansen. Zo is het mogelijk dat de kern van zo’n systeem bestaat uit een dubbelster, waarin twee sterren om elkaar heen zwieren. Op een grotere afstand draait daar dan een derde ster omheen. De vierde cirkelt op een nog grotere afstand. Een sterkwartet kan ook uit twee dubbelsterduo’s bestaan die om elkaar heen draaien.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Telescopen speuren naar meervoudige stersystemen omdat het interessante studieobjecten zijn voor sterrenkundigen, zegt Thomas Vaessen. Hij studeerde afgelopen zomer af als bachelorstudent op onderzoek naar viervoudige stersystemen, bij de Universiteit van Amsterdam. Deze systemen zijn interessant om de wisselwerking tussen sterren te onderzoeken en voor het bestuderen van de levenscyclus van sterren.
‘Verder kun je er bijvoorbeeld iets van leren over hoe stersystemen vormen’, zegt Vaessen. ‘Door naar de eigenschappen van de sterren te kijken, kun je zien of ze geboren zijn uit dezelfde gasschijf, of dat ze onafhankelijk van elkaar ontstaan zijn en later een systeem vormden doordat ze gevangen raakten in elkaars zwaartekracht.’
Enkel lichtpuntje
Vaessen deed onderzoek naar een bepaalde categorie van viervoudige stersystemen: de dubbele eclipserende dubbelsterren. Die bestaan uit twee dubbelsterren die om elkaar heen draaien. Ze heten ‘eclipserend’ omdat de sterren in een dusdanige baan om elkaar draaien dat ze vanaf de aarde gezien met enige regelmaat voor elkaar langs schuiven, waarbij ze elkaar verduisteren.
Dubbel eclipserende dubbelsterren zijn niet eenvoudig te vinden. ‘Deze systemen staan ver weg en de dubbelsterparen staan vaak dicht bij elkaar’, zegt Vaessen. ‘Daardoor zie je vanaf de aarde niet vier losse stipjes, maar een enkel lichtpuntje.’
Vaessen ontwikkelde, onder begeleiding van sterrenkundige Jan van Roestel, een algoritme om in een grote hoeveelheid telescoopobservaties lichtpuntjes te herkennen waarachter viervoudige stersystemen schuilgaan.
Dat is mogelijk doordat de eclipsen (of verduisteringen) in het systeem ervoor zorgen dat het licht van het lichtpuntje af en toe dipt. Hoe vaak en wanneer dat gebeurt, is afhankelijk van de omlooptijd van de dubbelsterren. Het algoritme dat Vaessen ontwikkelde zoekt naar lichtpuntjes met lichtdipjes die in verband gebracht kunnen worden met de omlooptijden van twee dubbelsterren. Als dat zo is, dan heb je waarschijnlijk een sterkwartet te pakken.
Verdubbeling
Vaessen paste zijn algoritme toe op waarnemingen van de Zwicky Transient Facility-telescoop in de Verenigde Staten. Die observeert elke twee dagen de hele hemel. Zo ontdekte Vaessen 198 nieuwe dubbele eclipserende dubbelsterren. Daarmee heeft hij het aantal bekende viervoudige stersystemen bijna verdubbeld.
De resultaten verschijnen binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics. Als vervolgstap kan het algoritme nu gebruikt worden om nog meer van deze sterkwartetten te vinden. Ook zullen de eigenschappen van de sterren in deze systemen bestudeerd moeten worden. Of Vaessen zelf verder gaat in dit onderzoek is nog niet zeker. ‘Ik wil mijn studie sterrenkunde zeker voortzetten, maar nu heb ik even pauze om bij te komen van een drukke periode van werken en afstuderen.’
