Radboud Universiteit Nijmegen


* Trillende sterren bieden zicht op evolu ...

Trillende sterren bieden zicht op evolutie heelal

Datum bericht: 23 september 2009



Beknopte samenvatting Alles wijst erop dat de evolutie van subdwerg B-sterren te begrijpen is met behulp van asteroseismologie, de studie van pulserende sterren. Het promotieonderzoek van sterrenkundige Haili Hu, die op 6 oktober promoveert aan de Radboud Universiteit Nijmegen (en tegelijkertijd ook aan de Katholieke Universiteit Leuven), maakt dat duidelijk. Eerste metingen, vanaf de aarde, bevestigen haar theorie.

Hu's onderzoek is van belang omdat tot op heden weinig bekend is over de ontstaansgeschiedenis van subdwerg B-sterren. Dit is een categorie sterren die door haar afwijkingen van de 'standaardster' meer inzicht kan bieden in de evolutie van sterren. En wie daar meer over weet, weet meer over de evolutie van het leven, de aarde, het heelal. Want de oerknal was het begin, maar pas in de afkoeling daarna zijn sterren ontstaan, die elementaire bouwstoffen voor alle leven opleverden.

Uit huidige en toekomstige ruimtemissies zullen preciezere asteroseismologische gegevens voortkomen, over onder meer de subdwerg B-sterren, omdat in de ruimte met minder storing gemeten kan worden. Haili Hu zit zelf in een team dat de metingen van de Keplermissie (gelanceerd in maart 2009) aan subdwerg B-sterren en andere compacte sterren bestudeert.Â

'Het begint bij de sterren' Sterren ontstaan en vergaan. Wanneer nieuwe sterren (en planeten) ontstaan, bevatten ze vaak materiaal van hun voorgangers. Zodoende valt aan sterren veel af te lezen over hun eigen ontstaansgeschiedenis, maar ook over de evolutie van sterren in het algemeen. Sterker: wie weet hoe sterren geëvolueerd zijn, weet meer over de evolutie van het heelal, inclusief de aarde. Want ook de aarde is een planeet, die elementen bevat (zoals koolstof, zuurstof) die voortkomen uit verschillende fases van de sterrenevolutie. 'Het begint allemaal bij de sterren', aldus Haili Hu. 'Of eigenlijk bij de Big Bang. Maar daarbij zijn slechts lichte elementen, voornamelijk waterstof en helium, gecreëerd. Pas bij de afkoeling na de Big Bang zijn de sterren ontstaan, waarin kernfusies plaatsvonden, die tot de resterende zwaardere elementen leidden. Kortom: zonder sterren zou het heelal, de aarde en ons leven niet mogelijk geweest zijn.'

Â
Hoe trilt een ster? Abstracte weergave van pulsaties op het steroppervlak. De blauwrode weergave is één manier waarop sterren kunnen oscilleren: blauwe delen naar je toe, rood van je af -- en een periodecyclus later is het precies andersom. In de oranjegele weergave trilt de ster in een andere modus. Een echte ster kan ook op verschillende manieren tegelijk trillen. Â

De boodschap van trillende sterren Hoe sterren geëvolueerd zijn, is in grote lijnen bekend, maar nog lang niet alles is even helder. Asteroseismologie is een veelbelovende methode om meer te weten te komen over het binnenste van sterren, die gebruik maakt van het feit dat sommige sterren trillen. Die stertrillingen zijn zichtbaar als fluctuaties in het uitgestraalde sterrenlicht, dat kan worden waargenomen met grote telescopen. De trillingen vertellen iets over de interne opbouw en dus de geschiedenis van de ster.

Asteroseismologen (in Nederland uitsluitend te vinden aan de Radboud Universiteit en in België in Leuven, Luik en Brussel) kunnen aan de hand van de waargenomen lichtfluctuaties berekenen hoe het binnenste van een ster 'eruit ziet'; dit is vergelijkbaar met hoe seismologen het binnenste van de aarde bestuderen aan de hand van aardbevingen. Hoewel niet alle sterren trillen, worden pulserende sterren waargenomen in allerlei levensfases, waardoor asteroseismologie als methode toe te passen is in vele fases van de sterevolutie. De belangstelling voor asteroseismologie groeit daarom ook bij ruimtemissies: de missies Corot (gelanceerd in december 2006) en Kepler (vertrokken in maart 2009) doen onder meer asteroseismologisch onderzoek in de ruimte.

Audio-opname subdwerg B-ster. Klik op de player om te beluisteren
Een andere manier om de pulsaties van sterren inzichtelijk te maken, is om ze te vertalen in geluid. In bijgaand fragment is zodoende een trillende subdwerg B-ster te horen. Maar ook dat is dus 'beeldspraak': het geluid dat een ster maakt kan namelijk niet door het vacuüm naar ons toe reizen. Subdwerg B-sterren: anders dan anders In 1997 is een nieuwe klasse pulserende sterren ontdekt, de zogenaamde subdwerg B-sterren. Deze sterren zijn voor wetenschappers interessant omdat ze een heliumfuserende kern hebben met daaromheen een dun laagje waterstof. Andere sterren hebben een veel dikkere laag waterstof. Subdwerg B-sterren hebben een andere ontwikkeling doorgemaakt: ze hebben veel massa verloren, waarschijnlijk door interactie met een andere ster. Haili Hu onderzocht of asteroseismologie meer duidelijkheid kan verschaffen over de ontwikkeling van subdwerg B-sterren. Dat zou meer kennis kunnen opleveren over stervormingsprocessen als de heliumflits, dubbelsterinteracties en diffusieprocessen in het binnenste van sterren. Hu ontwierp theoretische stermodellen die voor het eerst rekening hielden met de voorgaande evolutie van de ster, inclusief dubbelsterinteracties. 'Eerdere modellen gingen uit van subdwerg B-sterren zoals ze aangetroffen werden. In mijn modellen heb ik verrekend dat sommige vergelijkbare sterren een verschillende ontstaansgeschiedenis kunnen hebben, wat je kunt zien in ander oscillatiegedrag. Uit mijn onderzoek blijkt dat asteroseismologie verschillen aan kan tonen in de ontstaansgeschiedenis van subdwerg B-sterren die op een andere manier niet te bespeuren zijn. Dus ja, asteroseismologie lijkt een bruikbare methode om meer te weten te komen over deze sterren.'

Praktijk bevestigt theorie Hu werkte samen met Maja VučkoviIJ, een promovenda in Leuven, die subdwerg B-sterren observeerde en data analyseerde en op die manier Hu's theoretische modellen empirisch bevestigde. Het ziet er, kortom, veelbelovend uit. Maar zoals het een wetenschapper betaamt, houdt Hu een slag om de arm. 'We hebben gewerkt met goede gronddata, metingen gedaan op de aarde met onder andere telescopen in Chili en La Palma, maar er moet nog meer komen. Huidige en toekomstige ruimtemissies zullen preciezere data aanleveren, omdat je in de ruimte met minder storing kunt meten. Dus het blijft nog even spannend in hoeverre de huidige theoretische modellen, inclusief de mijne, overeind blijven. '

Hu zit zelf in een team dat de metingen van de Keplermissie aan subdwerg B-sterren en andere compacte sterren bestudeert. De eerste gegevens zijn binnen aan het komen. De komende twee jaar werkt Hu als postdoc in Cambridge aan onder meer het verder ontwikkelen van haar modellen. 'Hopelijk kunnen we straks, met de nieuwe data erbij, eindelijk volledig begrijpen hoe deze sterren ontstaan zijn.'

Over Haili Hu Haili Hu (Yuhu, Zhejiang, China, 1979) verhuisde op haar Asteroseismologe Haili Hu, foto Lars Bähren vierde met haar ouders naar Nederland. Ze startte in 1999 met de opleiding Sterrenkunde aan de Radboud Universiteit Nijmegen. Het was haar bedoeling om zich te specialiseren in de theoretische hoge energie fysica, maar de boeiende sterrenkundecolleges en een bezoek aan het World Space Congress in Houston (wat ze won met een essaywedstrijd van het European Space Agency) maakte dat ze daarvan afzag. In 2005 startte Hu binnen het Research Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics van de Radboud Universiteit met haar promotieonderzoek dat op 6 oktober leidt tot een promotie aan zowel de Radboud Universiteit Nijmegen als de Katholieke Universiteit Leuven. In Leuven promoveert in oktober ook Hu's collega-onderzoekster Maja VučkoviIJ op de observaties en data-analyse die aansluiten op Hu's theoretische onderzoek.

Hu's promotie is de eerste die is gefinancierd uit een convenant tussen de universiteiten van Nijmegen en Leuven. Voor haar promotieonderzoek heeft Hu in 2008 een Fryestipendium ontvangen van de Radboud Universiteit Nijmegen. Momenteel verblijft ze in Cambridge voor een vervolgonderzoek naar de interne fysica van trillende sterren: dit wordt mogelijk gemaakt door een NWO-Rubiconsubsidie.

Hu, H. 'Backtracking the evolution of subdwarf B stars with asteroseismology' . Promotiedatum 6 oktober 2009, Radboud Universiteit Nijmegen. Promotor: prof. dr. Conny Aerts (Leuven, Nijmegen); copromotor: dr. Gijs Nelemans

Ander onderzoek uit deze groep Haili Hu en de Leuvense promovenda Maja VučkoviIJ zijn begeleid door Conny Aerts, hoogleraar Asteroseismologie aan de universiteiten van Leuven en Nijmegen. Aerts ontving in 2008 een ERC Advanced Grant: een onderzoekssubsidie van 2,5 miljoen euro. Hu's copromotor is Gijs Nelemans, expert op het gebied van dubbelsterinteracties. Hij ontving in 2008 een NWO Vidi-subsidie voor onderzoek naar de oorsprong van type 1a supernova's. In februari 2008 publiceerde hij daar al over in Nature.Â

terug
Â

* Oktober kennismaand: het Internationaal Jaar voor de Sterrenkunde
* Website ruimtemissie Kepler

Contact Haili Hu is het gemakkelijkst te bereiken per e-mail: hailihu@ast.cam.ac.uk

Wetenschapsredactie (024) 361 60 00 media@ru.nl

(c) 2009 Radboud Universiteit Nijmegen