Onderzoekers van de KU Leuven hebben ontdekt dat een reuzenster die zich in de laatste fase van zijn leven bevindt een begeleider heeft. Dat geeft ons aanwijzingen over het lot dat ons eigen zonnestelsel te wachten staat.

De meeste sterren in ons melkwegstelsel zijn niet alleen. Ze hebben vaak minstens één ster die om hen heen draait. Deze metgezellen spelen een cruciale rol in hoe sterren sterven, maar niemand heeft ooit direct kunnen zien hoe zo’n begeleider beweegt rond een stervende reuzenster in zijn allerlaatste levensfase. Tot nu.

Onderzoekers hebben waarnemingen van de radiotelescoop ALMA uit 2019 en 2023 gecombineerd met satellietdata van twee oudere missies. Zo slaagden ze erin om de begeleider van de ster π1 Gruis te vinden. De resultaten staan beschreven in het vakblad Nature Astronomy.

Waarom was dit zo moeilijk om te zien?

Stel je voor dat je een kaars probeert te fotograferen naast een gigantische, flikkerende vuurhaard die voortdurend van grootte verandert en enorme rookwolken uitbraakt. Zo ongeveer was de uitdaging waarmee astronomen te maken hadden.

π1 Gruis is wat wetenschappers een AGB-ster noemen. Dat is een type ster dat aan het einde van zijn leven is en is opgezwollen tot kolossale afmetingen. De ster is honderden keren groter geworden dan onze zon en kan tot 100.000 keer zo helder zijn. Bovendien pulseert hij hevig en verliest hij enorme hoeveelheden materie door een krachtige sterrenwind.

Deze extreme omstandigheden maakten traditionele detectiemethoden nutteloos. Je kunt de begeleider niet vinden door te zoeken naar schommelingen in het licht, omdat de ster zelf al zo chaotisch pulseert. Ook snelheidsmetingen faalden door de turbulente atmosfeer.

Door het stof en gas kijken

De vondst werd mogelijk door ALMA’s vermogen om door het stof en gas heen te kijken. In plaats van één heldere vlek zagen de onderzoekers er twee: de hoofdster en daarnaast een tweede lichtpuntje. Cruciaal was dat deze tweede vlek tussen 2019 en 2023 van positie was veranderd in een elliptische baan zoals je verwacht bij een begeleider. Het gaat hier dus niet om een simpele uitstroom van gas.

Computersimulaties tonen aan dat deze begeleider is omgeven door een accretieschijf, een schijf van gas en stof die hij steelt van zijn grotere buurster. Jaarlijks zuigt hij zo’n 15 procent op van wat de stervende reus verliest aan materiaal.

Bouwstenen voor het leven

Sterren zoals onze zon worden aan het einde van hun leven precies zulke pulserende reuzensterren die grote hoeveelheden gas en stof uitstoten. Dit proces begrijpen is belangrijk, want het is essentieel voor het leven zelf. De uitgestoten materie bevat immers nieuwe chemische elementen die de stervende ster in zijn binnenste heeft gevormd. Koolstof, stikstof, zuurstof: de bouwstenen van het leven worden zo het universum ingeblazen.

Deze kosmische kringloop zorgt ervoor dat elke nieuwe generatie sterren en planeten rijker is aan complexe elementen. Letterlijk elk atoom in je lichaam, behalve waterstof, is ooit in het binnenste van een ster gevormd en bij zijn dood het universum ingeblazen.

Onderzoekers weten nog veel niet over de eindfase van zulke sterren. Vooral over hoe een nabije metgezel het massaverlies en de evolutie van de reuzenster beïnvloedt is nog niet veel bekend. Nu kunnen astronomen beter zien hoe dat proces werkt.

Wat dit betekent voor onze toekomst

Nu astronomen weten dat deze detectiemethode werkt, kunnen ze dezelfde techniek toepassen op andere stervende reuzensterren en zo een completer beeld krijgen van de laatste, chaotische levensfase van sterren. “Onze zon zal ooit ook zo’n fase doormaken”, zegt Mats Esseldeurs, een van de auteurs van de studie, in een persbericht. “Begrijpen hoe nabije begeleiders zich gedragen in die omstandigheden, helpt ons beter inschatten wat er met de planeten rondom de zon zal gebeuren — én tevens hoe de begeleider de evolutie van de reuzenster zelf beïnvloedt.”

De berekeningen van de onderzoekers voorspellen overigens een spectaculair lot voor dit systeem. In de toekomst zal de begeleider letterlijk in de uitdijende atmosfeer van de reuzenster terechtkomen. Dit dramatische scenario zou kunnen leiden tot het samenvoegen van beide sterren, of tot het afstoten van de hele atmosfeer in een geweldige kosmische explosie.