Astronomen hebben een unieke dubbelster ontdekt die uit enorme Wolf-Rayetsterren bestaat: een soort sterren waarvan wordt aangenomen dat ze zullen exploderen tot supernovae. De dubbelster heeft een elegante spiraalvormige stofwolk gecreëerd, de vorm van deze stofwolk ontstaat als een ster in het systeem extreem snel ronddraait. Zulke sterren zijn nog nooit eerder waargenomen, maar wanneer ze sterven wordt ervan verwacht dat ze de krachtigste explosies in het heelal veroorzaken, de zogenaamde gamma-ray bursts (gammaflitsen).
Wolf-Rayetsterren vormen de laatste fase in de evolutie van de meest massieve sterren, die op het punt staan een supernova-explosie te ondergaan. Ze zijn de heetste sterren in het universum en schieten krachtige sterrenwinden van heet gas uit.
Wanneer twee Wolf-Rayetsterren een binair systeem vormen, kan de botsing tussen de winden van de twee sterren gigantische stofwolken veroorzaken. Deze stofwolken nemen een vorm aan als van een windmolen wanneer de sterren om elkaar heen draaien.
Aan de universiteit van Sydney ontdekte hoofdauteur Joseph Callingham van het Nederlands Instituut voor Radioastronomie (ASTRON) een nieuwe, heldere ster op een afstand van ongeveer 8000 lichtjaar, getooid met zo’n prachtig en zeldzaam vuurrad.
De auteurs noemden het sterrenstelsel ‘Apep’, naar de slangendemon uit de oude Egyptische mythologie die de aartsvijand is van de zonnegod Ra. Co-auteur Peter Tuthill (Sydney) zei: “De naam leek passend, aangezien de kronkelende stofpluim eruitziet als een opgerolde slang die een strijd voert met een centrale ster.”
Toen ze de vorm van de stofwolk nader gingen onderzoeken, ontdekten ze iets vreemds. Ze gebruikten de Very Large Telescope (VLT) in Chili en de Anglo-Australische Telescope (AAT) in Australië om de snelheden van het uitgespuugde gas te meten. “Dit gaf ons het bewijs van windsnelheden van 12 miljoen kilometer per uur, wat ongelooflijk snel is”, zegt Callingham.
Men zou verwachten dat het stof dat uitgeslingerd wordt door dit gas een vergelijkbare snelheid heeft. Maar toen de astronomen de stofwolk een jaar later opnieuw bekeken, gaf de veranderde vorm aan dat het stof veel langzamer bewoog. Tuthill: “Het stof blijkt te bewegen met slechts 2 miljoen kilometer per uur, bijna een orde van grootte langzamer.” Hoe verzoen je die twee cijfers? Het is alsof het stof midden in een orkaan zit, maar helemaal niet beweegt.”
“De enige manier dat een dergelijk systeem werkt, is als de Wolf-Rayetster gas op verschillende snelheden uitspuugt”, zegt medeauteur Benjamin Pope (New York University). Van de polen emitteert Apep snel, heet gas dat in de spectroscopie verschijnt. Maar de wind van zijn evenaar is veel langzamer en dichter. Dergelijke ‘anisotrope windsnelheden’ staan bekend als een product van snel roterende sterren.
Pope: “Eén manier om zulke verschillende windvlagen te laten ontstaan is via kritische rotatie, één van de sterren in Apep roteert zo snel dat deze zichzelf bijna uit elkaar scheurt.” Op de evenaar maken de rotatiekrachten het gas vrijwel gewichtloos, waardoor het langzaam van de evenaar drijft. ”
Apep’s metgezel, waarschijnlijk ook een Wolf-Rayetster die zijn eigen gas afstoot, komt de schijf slechts af en toe tegen, legt Tuthill uit: “Je krijgt alleen stofproductie wanneer de binaire baan deze schijf kruist.” Dit verklaart de ingewikkelde stofwolkvorm.
Het Wolf-Rayet stadium is de laatste fase voordat de ster ontploft in een supernova. In de meeste supernova-modellen is kritieke rotatie nodig om de vurige dood van een ster te laten samengaan met de meest krachtige explosie in het heelal: een langdurige Gamma-Ray Burst (GRB).
GRB’s zijn alleen waargenomen in andere sterrenstelsels, meestal op grote afstanden, hoewel astronomen hebben gespeculeerd dat er bewijs kan zijn voor gebeurtenissen in het verleden in onze eigen Melkweg opgeslagen in het fossielenarchief van de aarde. Callingham: “We hadden nooit gedacht dat we zoiets in onze eigen Melkweg zouden vinden.”
Deze studie werd uitgevoerd door dr. Joseph Callingham van het Nederlands Instituut voor Radio Astronomie (ASTRON), prof. Peter Tuthill (University of Sydney), dr. Benjamin Pope (NASA Sagan Fellow, New York University), dr. Peredur Williams (University of Edinburgh), prof. Paul Crowther (University of Sheffield), dhr. Mark Edwards (University of Sydney), dr. Barnaby Norris (University of Sydney) en dr. Lucyna Kedziora-Chudczer (University of New South Wales).
