Een verborgen metgezel ontrafelt het mysterie van een trillende rode reus
Soms zit het bewijs voor iets dat je niet kunt zien, verstopt in een trilling. Dat lijkt het geval bij de ster CZ Tucanae, een rode reus die al tachtig jaar wordt gevolgd door telescopen. Astronomen denken dat ze eindelijk bewijs hebben gevonden voor een onzichtbare metgezel die om deze ster draait.
Een rode reus is een oude ster die is opgezwollen tot een enorme bol gas, nadat de brandstof in zijn kern bijna op is. Veel van deze sterren pulseren: ze krimpen en zetten uit, als een kloppend hart. Bij ongeveer een derde van de pulserende rode reuzen zien astronomen ook een veel langzamere, extra schommeling in helderheid. Die noemen ze een "long secondary period", oftewel een lange secundaire periode. Niemand weet precies waardoor die wordt veroorzaakt. Al decennia lang zijn er twee ideeën: of de ster heeft een onzichtbare begeleider die invloed uitoefent, of er gebeurt iets vreemds binnen de ster zelf, met zogeheten niet-radiale trillingen die niet gelijkmatig door de hele ster lopen.
Een onderzoeksteam zocht naar een manier om tussen deze twee verklaringen te kiezen. Hun redenering: als zo'n lange secundaire periode wordt veroorzaakt door een metgezel in een ovale (excentrische) baan, dan zou de zwaartekracht van die begeleider op bepaalde momenten extra hard aan de rode reus trekken. Dat getrek kan de ster laten trillen op een heel specifieke manier, een zogeheten "tidally excited oscillation", oftewel een door getijdenkrachten opgewekte trilling. Zoiets is al eerder gezien bij andere dubbelstersystemen, maar nooit bij dit type raadselachtige sterren.
Om dit te onderzoeken, verzamelde het team lichtmetingen van CZ Tucanae uit drie verschillende bronnen: het DASCH-archief van Harvard, de Hipparcos-satelliet en het ASAS-project. Samen leverden die een lichtcurve op die bijna tachtig jaar beslaat, een schat aan gegevens om subtiele patronen in op te sporen.
En die subtiele patronen waren er. De ster blijkt een pulsatieperiode te hebben van 55,4734 dagen, plus of minus 0,0074 dagen, naast zijn langzamere lange secundaire periode van 443,62 dagen, plus of minus 0,12 dagen. Deel je de twee periodes door elkaar, dan kom je uit op een verhouding van 7,9970, plus of minus 0,0024. Dat is precies het soort verhouding dat je verwacht bij een door getijdenkrachten opgewekte trilling. De onderzoekers bouwden ook theoretische modellen van de ster, en die laten zien dat de gemeten trilsterkte goed past bij wat je zou verwachten als er inderdaad een metgezel aan trekt.
Wat betekent dit (nog) niet
Dit is de eerste keer dat zo'n signaal is gevonden bij dit type ster, bij één enkel exemplaar. Het gaat dus om een kandidaat-ontdekking, geen definitief bewijs. De onzichtbare metgezel zelf is niet rechtstreeks waargenomen, alleen de trilling die hij mogelijk veroorzaakt. Ook is nog niet duidelijk of dit verklaart waarom een derde van alle rode reuzen dit soort lange periodes vertoont, het kan zijn dat sommige sterren wel een metgezel hebben en andere niet.
Toch is het een belangrijke aanwijzing. Decennialang konden astronomen niet kiezen tussen de twee verklaringen voor deze mysterieuze sterrentrillingen. Met CZ Tucanae hebben ze voor het eerst onafhankelijk bewijs dat in elk geval een deel van deze sterren waarschijnlijk een verborgen partner heeft.