Een ster, maar lauw als een kopje thee

NRC Handelsblad, 23 maart 2011

Een zwak object in het sterrenbeeld Boötes is geen ster en geen planeet. Het slecht zichtbare hemellichaam is in 2009 voor het eerst waargenomen als een mogelijke bruine dwerg. Nauwkeuriger waarnemingen laten zien dat het in werkelijkheid twéé bruine dwergen zijn, die om elkaar heen draaien. Ze hebben kenmerken die sterren ook hebben, maar de kleinste van de twee is niet veel warmer dan een vers kopje thee. De ontdekking van astronomen onder leiding van Michael Liu (universiteit van Hawaï) wordt binnenkort gepubliceerd in het Astrophysical Journal.

Bruine dwergen zijn gasbollen. Ze zijn, net als normale sterren, ontstaan door het samentrekken van (relatief kleine) gaswolken in de interstellaire ruimte. Sinds de eerste ontdekking van een bruine dwerg in 1995 zijn er honderden gevonden.

Sterren ontstaan uit interstellaire gaswolken waarin de druk zo hoog oploopt dat er kernfusie plaatsvindt. Een bruine dwerg heeft echter zo weinig massa dat de druk in zijn kern tekortschiet om waterstof tot zwaardere elementen te laten fuseren. De waterstoffusie is karakteristiek voor sterren zoals onze zon: ze levert de energie om te kunnen stralen. Toch zendt ook een bruine dwerg straling uit – infraroodstraling vooral. De energie daarvoor komt van de warmte die hij bij zijn ontstaan heeft meegekregen. Zo'n 'mislukte ster' koelt alleen maar af.

Dankzij zoekacties met infraroodsatellieten en telescopen op aarde zijn de afgelopen jaren veel potentiële bruine dwergen ontdekt. De bruine dwerg die nu een paar blijkt te zijn, is in 2009 ontdekt met de Canadees-Franse Hawaï-telescoop (CFHT). Hij kreeg als catalogusnummer CFBDSIR 1458+10. Om meer te weten te komen over hun aard, moeten de bruinedwergkandidaten stuk voor stuk onder de loep worden genomen. Het is een tijdrovende klus waar doorgaans verschillende instrumenten voor worden ingezet.

Dat deze infraroodbron uit twee afzonderlijke objecten bestaat, bleek pas toen vorig jaar – ook op Hawaï – de grotere Keck II-telescoop erop werd gericht. Verder onderzoek met de CFHT wees vervolgens uit dat hun afstand 75 lichtjaar bedraagt. En ten slotte is met de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili van beide bruine dwergen het spectrum vastgelegd – de intensiteit van de infraroodstraling op verschillende golflengten.

Aan de hand van alle gegevens is nu een schatting gemaakt van de oppervlaktetemperatuur van de beide bruine dwergen. Bij CFBDSIR 1458+10A ligt die rond de 280°C. Behoorlijk koel, vergeleken met de oppervlaktetemperatuur van 5.500°C van onze zon. Maar de temperatuur van zijn kleine begeleider is de laagste die ooit bij een bruine dwerg is gemeten: 97°C. Het kan ook 40 graden meer of minder zijn.

CFBDSIR 1458+10B is daarmee zelfs koeler dan menige planeet. Op Mercurius bijvoorbeeld stijgt het kwik tot tegen de 500°C. Ook zijn massa houdt niet over: met 6 tot 15 'Jupitermassa's' is hij lichter dan sommige van de planeten die rond soortgenoten van onze zon cirkelen. Astronomen zijn dus terechtgekomen in een schemergebied, waar sterren steeds meer op planeten beginnen te lijken.

Het einde van deze ontwikkeling is nog niet in zicht. In een artikel van een team van Amerikaanse astronomen, dat alleen nog als preprint circuleert, is al sprake van een bruine dwerg die mogelijk niet warmer is dan 30°C. Dat zijn temperaturen waarbij zo'n 'ster' zelfs een atmosfeer met wolken kan hebben.

Toch gaan astronomen er nog steeds vanuit dat een bruine dwerg van binnen wezenlijk anders is dan een planeet. Waar een planeet een min of meer gelaagde opbouw heeft, met de zwaarste materialen in de kern, zou een bruine dwerg door en door dezelfde samenstelling hebben.


Op dit artikel rust auteursrecht van NRC Handelsblad BV, respectievelijk van de oorspronkelijke auteur.