De Dubbele dans der Sterren Paul Groot Afdeling Sterrenkunde, IMAPP Radboud Universiteit Nijmegen pgroot@astro.ru.nl

Enkel en dubbel Tot nu toe naar enkele sterren gekeken: maar: 2/3 van alle sterren is een dubbel of meer- voudig systeem!!!

De meeste sterren zijn dubbel! 50% van alle ‘sterren’ zijn dubbele of meervoudige systemen.

Wat is een dubbelster? In een dubbelster draaien twee sterren om elkaar heen: ze zijn gravitationeel gebonden.

Waarom zoveel dubbelsterren? Hiervoor moeten we naar de evolutie van enkele sterren kijken En met name de geboorte……

Stervorming revisited

Stervorming

Probleem bij stervorming De hoeveelheid draaiing in de originele wolk moet behouden blijven Hoe lossen we dit op? Drie manieren: Planetenstelsel Dubbelsterren Combinatie van planetenstelsel en dubbelsterren

Bekende dubbelsterren: Mizar en Alcor in de Grote Beer

Bekende dubbelsterren: Castor in de Tweelingen

Wanneer worden ze extreem? Daarvoor moeten we eerst even naar sterevolutie kijken Een ster is een evenwicht tussen zwaartekracht en druk De zwaartekracht wil alles naar binnen duwen en de gasdruk alles naar buiten. Zo lang het evenwicht gehandhaafd blijft, gaat alles goed…

De opbouw van de Zon

Kernfusies in het centrum

Eindproduct van de Zon: Een witte dwerg: 60% van de massa van de Zon in een bol zo groot als de Aarde Een mooie Ford Focus Wagon in een suikerklontje…

Maar als M > 8 Mzon Dan volgt er een supernova explosie aan het einde van het leven van een ster.

Eindproducten van sterren: Als ster aan het begin van zijn leven < 8 Mzon : witte dwerg Als 8 Mzon < M < 20 Mzon : neutronenster Als > 20 Mzon: zwart gat Neutronenster: 1.4 Mzon en 10 km straal Zwart gat: > 3 Mzon en horizon ~10 km.

Twee belangrijke kenmerken: Hoe zwaarder de ster, hoe sneller de evolutie Alle sterren zwellen op in hun leven In een dubbelster leidt tot onherroepelijk tot massa-overdracht.

Roche potentiaal In een dubbelster is een gelimiteerde ‘ruimte’ voor beide sterren: de Roche potentiaal.

Detached Semi-detached ⇩ Massa-overdracht

Extreme dubbelsterren als… Ontvangende object een compact object is (witte dwerg, neutronen ster, zwart gat)

Extreme binaries: sinds ’60. Pas bij lancering satellieten kon de röntgenstraling uit de ruimte worden gedetecteerd.

De allereerste X-ray bron

Sco X-1 Ricardo Giaconni Nobelprijs 2002

Dubbelsterevolutie

In High-mass X-ray b.: pulsars

Low-Mass X-ray binaries: bursts ANS

X-ray Bursts Thermonucleaire reacties op het oppervlakte van een neutronenster. Ontvangen waterstof wordt omgezet naar zwaardere elementen.

X-ray Burst Simulatie

Milliseconde X-ray pulsars Pas in 1998 de eerste milli-seconde Röntgen pulsar gevonden: SAX 1808-36.5: rotatiefrequentie is 400 Hz.

Echt extreme dubbelsterren Als beide objecten een compact object zijn! Dubbele neutronensterren Dubbele witte dwergen Neutronenster-witte dwerg sterren

Dubbele neutronensterren Vaak ontdekt als 1 van de twee een radiopulsar is. Bekendste voorbeeld: de Hulse-Taylor pulsar.

Gravitatiestraling Door de versnelling van massa wordt de ruimte-tijd vervormd. Einsteins Algemene Relativiteitstheorie: gravitatiestraling. Gevolg: de baanperiode van een dubbele neutronenster moet korter worden.

Verkorten van de baanperiode PSR 1913+16 Hulse Taylor Pulsar,

PSR 0737-0939

PSR 0737-0939: final fate

Sterke zwaartekrachtstraling Zwaartekracht veroorzaakt buiging van licht in het heelal.

=> Electromag. straling => => Gravitatie straling =>

Laser Interferometry Space Antenna

LISA Bronnen: De beste bronnen voor LISA: dubbele witte dwergen Als ze massa-overdragen: AM CVn systemen

AM CVn systemen

AM CVn systemen De meest extreme dubbelsterren! Een baanperiode zo kort als 5.5 minuten Een grootte vergelijkbaar met het Aarde – Maan systeem Een ‘primary’ massa van 0.6 Mzon De meest extreme dubbelsterren!

AM CVn systemen h = relatieve verplaatsing van testmassa’s