Als een ster een planeet opeet: hoe dat sterren jarenlang kan 'vermommen'
Sterren zijn niet altijd wat ze lijken. Soms heeft een ster ooit een planeet opgeslokt, en dat kan de meting van zijn samenstelling jarenlang in de war schoppen. Een nieuw onderzoek laat zien hoe groot dat effect kan zijn, en welke sterren we het beste kunnen bestuderen om zulke gevallen te herkennen.
Sterrenkundigen bepalen vaak hoeveel 'metalen' een ster bevat. Met metalen bedoelen ze in de sterrenkunde alle elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium, dus bijvoorbeeld ijzer of zuurstof. Deze metaalrijkdom vertelt iets over hoe en waar een ster is ontstaan. Maar wat als die meting eigenlijk niet klopt, omdat de ster stiekem een planeet heeft opgegeten?
Dat is precies waar dit onderzoek naar keek. Als een ster een planeet inslikt, dan komt het materiaal van die planeet in de buitenste laag van de ster terecht. Die buitenlaag lijkt daardoor plotseling rijker aan metalen dan de ster in werkelijkheid is. Onderzoekers noemen dit een soort vermomming: de ster oogt metaalrijker dan hij eigenlijk is.
Rekenmodellen van sterren
De onderzoekers gebruikten computermodellen (met een programma genaamd MESA) om te simuleren wat er gebeurt als een ster in verschillende levensfases een planeet opeet. Ze keken naar het effect op zowel de gemeten metaalrijkdom als de draaisnelheid van de ster.
Een belangrijke uitkomst: het maakt nogal uit wanneer de planeet wordt opgegeten. Gebeurt dit laat in het leven van de ster, tijdens wat astronomen de 'late hoofdreeksfase' noemen (de lange, stabiele periode waarin een ster waterstof verbrandt), dan is de vervuiling met metalen veel sterker dan wanneer het vroeg in het sterleven gebeurt.
Ook draaiing van de ster speelt een rol. Sterren mengen hun binnenste materiaal deels door rotatie, en dat verdunt de extra metalen meestal snel weer. Bij metaalarme sterren blijft de verhoogde metaalrijkdom echter opvallend lang zichtbaar, tot wel enkele miljarden jaren. Bij sterren die al veel metalen bevatten, valt het effect van het opeten van een planeet nauwelijks op.
De onderzoekers ontdekten ook dat het opeten van een planeet een ster tijdelijk sneller laat draaien. Maar dat effect verdwijnt snel weer: de ster valt terug in zijn normale draaipatroon. Snellere rotatie is dus geen betrouwbaar teken dat een ster ooit een planeet heeft opgeslokt.
Waar moeten we zoeken?
Niet elke ster is even geschikt om zulke sporen te vinden. Lichte sterren van ongeveer 0,7 keer de massa van de zon houden het signaal lang vast, maar het is dan wel verdund en dus lastig te meten. Zwaardere sterren van 1,2 zonsmassa's laten een sterk signaal zien, maar dat verdwijnt weer snel. Sterren met ongeveer de massa van onze eigen zon, zo'n 1,0 zonsmassa, blijken de beste balans te bieden: een duidelijk signaal dat ook nog relatief lang zichtbaar blijft.
Wat betekent dit (nog) niet: dit is een theoretisch model, geen directe waarneming van een ster die een planeet heeft opgegeten. De onderzoekers laten zien wát er zou moeten gebeuren volgens de natuurkunde, maar dit moet nog worden getoetst aan echte sterren. Het geeft vooral een handvat voor toekomstig onderzoek: welke sterren de moeite waard zijn om nauwkeurig te bestuderen.
Dit onderzoek is belangrijk omdat het laat zien dat metingen van sterren niet altijd hun ware aard weerspiegelen. Als we planeten willen begrijpen door te kijken naar de sterren waar ze omheen draaien, moeten we eerst zeker weten dat we niet naar een 'vervalste' meting kijken.
Bron: Metal-Poor Stars as Metal-Rich Impostors via Planet Engulfment