Een dode ster met twee ringen: mogelijk het lot van ons zonnestelsel

In dit artikel:

Een internationaal team onder leiding van astrofysicus Nicola Pietro Gentile Fusillo heeft rond de witte dwerg WD J1328−1450 een uitzonderlijke dubbele puinschijf ontdekt. De ster staat op ongeveer 1.600 lichtjaar van de aarde. Met de X-shooter-spectrograaf van ESO’s Very Large Telescope in Chili zagen de onderzoekers in het lichtspectrum emissielijnen van onder meer calcium, zuurstof, magnesium en ijzer. Vier pieken in die lijnen wijzen niet op één schijf, maar op twee afzonderlijke gasringen met een lege zone ertussen.

De binnenste ring bevindt zich op ongeveer 100.000 tot 240.000 kilometer van de witte dwerg; de buitenste loopt van circa 375.000 tot ruim 1,3 miljoen kilometer. Waarnemingen uit 2021 en 2023 laten zien dat de structuur in die periode nauwelijks veranderde. De ringen verschillen bovendien chemisch: magnesium is duidelijk aanwezig in de binnenring, maar ontbreekt vrijwel in de buitenring. Dat kan betekenen dat ze worden gevoed door twee verschillende planetesimalen, of door uiteenlopende lagen van één uiteengevallen planeet, zoals een magnesiumrijke mantel en een magnesiumarme korst.

Volgens de onderzoekers kunnen twee dichte planetesimalen de dubbele structuur in stand houden. Door hun interactie met stof produceren ze gas in afzonderlijke zones. Dat gas koelt vervolgens af en condenseert voordat het zich ver verspreidt, waardoor de ringen gescheiden blijven. De afmetingen van de objecten zijn niet direct vast te stellen, maar modellen suggereren voor het binnenste lichaam hooguit enkele tientallen kilometers en voor het buitenste een omvang van mogelijk Ceres tot zelfs de maan. Beide moeten sterk genoeg zijn om de getijdenkrachten van de witte dwerg te weerstaan.

De vondst vormt een belangrijke test voor modellen over het ontstaan en de evolutie van puinschijven rond witte dwergen. Bestaande verklaringen, zoals verdamping aan de rand van een stofschijf of botsingen tussen puin, verklaren niet vanzelf twee stabiele, gescheiden ringen. De structuur vertoont tegelijk overeenkomsten met jonge protoplanetaire schijven. Dat maakt het systeem relevant voor het begrip van zowel de vorming als het uiteindelijke lot van planetenstelsels, waaronder ons zonnestelsel wanneer de zon over miljarden jaren een witte dwerg wordt.