Toen astronomen naar een tweetal sterren in het hart van een prachtige wolk van gas en stof keken, stond hen een verrassing te wachten. Sterrenparen lijken doorgaans als twee druppels water op elkaar, maar in HD 148937 lijkt de ene ster jonger en is deze, in tegenstelling tot de andere, magnetisch. Nieuwe gegevens van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) wijzen erop dat HD 148937 oorspronkelijk uit drie sterren heeft bestaan, totdat twee van hen in botsing kwamen en samensmolten. Door deze heftige gebeurtenis, die het lot van het systeem voor altijd veranderde, is de omringende wolk ontstaan.
'Bij het verzamelen van achtergrondinformatie viel het mij op hoe bijzonder dit systeem eruitziet,' zegt Abigail Frost, astronoom bij ESO in Chili en hoofdauteur van de studie die vandaag in Science is gepubliceerd. Het systeem HD 148937 is ongeveer 3800 lichtjaar van de aarde verwijderd en bevindt zich in het sterrenbeeld Norma (Winkelhaak). Het bestaat uit twee sterren die veel meer massa hebben dan de zon en is omgeven door een fraaie nevel – een wolk van gas en stof. 'Een nevel rond twee zware sterren is een zeldzaamheid en dat gaf ons echt het gevoel dat er iets gaafs moest zijn gebeurd in dit systeem. En toen we naar de gegevens keken, werd dit gevoel alleen maar sterker.'
'Na een grondige analyse kwamen we tot de conclusie dat de zwaardere ster veel jonger lijkt dan zijn begeleider, wat nergens op slaat aangezien ze tegelijkertijd moeten zijn gevormd!', zegt Frost. Het leeftijdsverschil – de ene ster lijkt minstens anderhalf miljoen jaar jonger dan de andere – wijst erop dat de zwaardere ster op de een of andere manier een verjongingskuur heeft ondergaan.
Een ander stukje van de puzzel is de nevel waarin beide sterren zijn gehuld. Deze nevel, met de aanduiding NGC 6164/6165, is pas 7500 jaar oud en dus honderden keren jonger dan beide sterren. Hij bevat zeer veel stikstof, koolstof en zuurstof, wat verrassend is, omdat deze elementen normaal gesproken diep in een ster te vinden zijn en niet daarbuiten. Het lijkt erop dat ze door een heftige gebeurtenis zijn vrijgekomen.
Om dit mysterie te ontrafelen, verzamelde het team negen jaar aan gegevens van de instrumenten PIONIER en GRAVITY, beide gekoppeld aan ESO's Very Large Telescope Interferometer (VLTI) in de Chileense Atacama-woestijn. Ook gebruikten ze archiefgegevens van het FEROS-instrument van de ESO-sterrenwacht op La Silla.
'We denken dat dit systeem oorspronkelijk uit minstens drie sterren heeft bestaan. Twee daarvan moeten elkaar op een zeker moment heel dicht hebben genaderd, terwijl een andere ster veel verder weg stond,' legt waarnemingsleider Hugues Sana, hoogleraar aan de KU Leuven, uit. 'De twee binnenste sterren smolten op heftige wijze samen, waardoor een magnetische ster ontstond en wat materiaal werd weggeslingerd, en zo de nevel deed ontstaan. De verder weg gelegen ster migreerde naar een nieuwe baan om de pas samengesmolten, inmiddels magnetische ster, waardoor de dubbelster ontstond die we nu in het centrum van de nevel zien staan.'
'Het samensmelt-scenario zat al in 2017 in mijn achterhoofd toen ik nevelwaarnemingen bestudeerde die met de Herschel-ruimtetelescoop van het Europese ruimteagentschap ESA waren verkregen,' voegt medeauteur Laurent Mahy, momenteel senior-onderzoeker aan de Koninklijke Sterrenwacht van België, daaraan toe. 'Het vinden van een leeftijdsverschil tussen de sterren suggereert dat dit scenario het meest plausibele is, en dat kon alleen met de nieuwe ESO-data worden aangetoond.'
Het scenario verklaart ook waarom de ene ster in het systeem magnetisch is en de andere niet – ook een eigenaardigheid van HD 148937 die in de VLTI-data tot uiting kwam.
Tevens helpt het een al lang bestaand sterrenkundig raadsel oplossen, namelijk hoe zware sterren aan hun magnetische velden komen. Magnetische velden komen vaak voor bij lichte sterren zoals onze zon, maar zwaardere sterren kunnen magnetische velden niet op dezelfde wijze in stand houden. Toch zijn sommige zware sterren wel degelijk magnetisch.
Astronomen vermoedden al een tijdje dat zware sterren magnetische velden kunnen verkrijgen wanneer twee sterren samensmelten. Maar dit is de eerste keer dat onderzoekers zulk direct bewijs voor dit scenario hebben ontdekt. In het geval van HD 148937 moet de samensmelting recent hebben plaatsgevonden. 'Magnetisme in zware sterren houdt naar verwachting niet lang stand in vergelijking met de levensduur van de ster, dus het lijkt erop dat we deze zeldzame gebeurtenis hebben waargenomen vlak nadat deze plaatsvond,' voegt Frost daaraan toe.
ESO's Extremely Large Telescope (ELT), die momenteel in de Chileense Atacama-woestijn wordt gebouwd, zal onderzoekers in staat stellen om in meer detail uit te zoeken wat er in het systeem is gebeurd en wellicht nog meer verrassingen aan het licht brengen.
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel 'A magnetic massive star has experienced a stellar merger' dat in Science verschijnt (www.science.org/doi/10.1126/science.adg7700).
Bron: ESO.