Sommige witte dwergsterren lijken miljarden jaren lang stil te staan in hun levensloop. Mogelijk is dat het gevolg van ongewone ijskristallen die de sterren opwarmen.
Sommige witte dwergsterren lijken te zijn bevroren in de tijd. Dat kan het werk zijn van vreemde ijskristallen die naar het oppervlak stijgen. Die zorgen ervoor dat de sterren gedurende een lange tijd niet verder afkoelen, waardoor de witte dwergen er miljarden jaren lang ‘jong’ uit blijven zien.
Gepauzeerde afkoeling
Witte dwergsterren ontstaan wanneer sterren zoals onze zon door hun brandstof heen zijn. Ze blazen dan hun buitenste lagen weg, zodat er alleen een hete kern achterblijft. Na verloop van tijd koelt deze kern af en bevriest hij.
‘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.
In 2019 ontdekten astronomen dat er grote witte dwergen zijn die niet af lijken te koelen. Ze blijven minstens 8 miljard jaar lang op dezelfde temperatuur.
Sterrenkundige Simon Blouin van de Universiteit van Victoria in Canada en zijn collega’s waren benieuwd wat hiervan de oorzaak is. Om dit te onderzoeken, simuleerden zij het binnenste van de grote witte dwergen.
IJskristallen
Zij ontdekten een eigenaardig effect dat optreedt wanneer vloeistoffen met verschillende samenstellingen bevriezen. Daarbij ontstaan ijskristallen. Bijzonder aan deze ijskristallen is dat ze zwaardere elementen naar buiten duwen en loslaten.
Hetzelfde gebeurt als zeewater bevriest, zegt Blouin. Het ijs dat daarbij ontstaat is tien keer minder zout dan het zeewater, doordat het zout zich een weg uit de kristallen wurmt.
In de witte dwergen gaat het om ijskristallen van koolstof en zuurstof. Zij duwen neon en andere relatief zware elementen naar buiten, waardoor die in het plasma van de ster achterblijven.
Zonder deze zware elementen stijgen de lichte ijskristallen op naar het oppervlak van de ster. De vloeistof die ze onderweg tegenkomen, duwen ze aan de kant. Als ze het oppervlak hebben bereikt, smelten de ijskristallen.
Dit proces produceert warmte dat zich over de hele witte dwerg verspreidt. De cyclus gaat miljarden jaren door, totdat het centrum van de ster bijna alleen nog zware elementen bevat en de buitenkant voornamelijk lichte. Pas op dat moment zal de hele ster langzaam bevriezen.
Het team astronomen publiceerde deze vondst in het wetenschappelijk tijdschrift Nature.
Alle dwergen
Het levensloopvertragende effect is alleen gezien bij de grootste witte dwergsterren, maar ‘we denken dat iets soortgelijks gebeurt in alle witte dwergen, maar waarschijnlijk op een kleinere schaal’, zegt Blouin. ‘In plaats van vele miljarden jaren te stoppen met afkoelen, stoppen ze misschien een miljard jaar.’
Een dergelijke pauze in het verouderingsproces kan het moeilijker maken om de leeftijd van deze kosmische objecten te bepalen. Dat kan betekenen dat sommige groepen sterren veel ouder zijn dan we tot nog toe dachten.
