12 februari 2013
Magneetveld witte dwergen in het lab ontrafeld
Het magneetveld rondom sommige witte dwergen - sterren aan het einde van hun levenscyclus - heeft een grote invloed op de straling die astronomen van zo'n ster meten. Op het High Field Magnet Laboratory (HFML), een gezamenlijk lab van de Stichting FOM en de Radboud Universiteit Nijmegen, zijn onderzoekers er voor het eerst in geslaagd om dit proces in het lab na te bootsen. De resultaten verschijnen vandaag online in Nature Communications.
afbeelding 1: Magnetische witte dwerg
Een witte dwerg vormt zich wanneer de nucleaire brandstof van een ster -vergelijkbaar in massa met onze zon - op raakt. De buitenste worden dan weggeblazen in de ruimte en de kern implodeert onder invloed van de zwaartekracht tot een bol ter grootte van de aarde, maar met ongeveer de massa van onze zon. Sommige witte dwergen, zoals de AE Aquarii die hier is afgebeeld, draaien zeer snel en hebben magnetische velden die miljoenen keren sterker zijn dan die van de aarde.
Astronomen hebben kennis over de wisselwerking tussen een magneetveld en de straling die een ster uitzendt nodig om hun metingen goed te kunnen interpreteren. Daarom willen onderzoekers dit graag in het HFML bestuderen, waar je het magneetveld kunt variëren. Maar dit is geen gemakkelijke klus: de velden van witte dwergen variëren tussen de 0,2 en 100.000 Tesla, terwijl de magneten in het HFML ‘slechts’ tot 33 Tesla gaan (nog steeds 300 keer sterker dan een koelkastmagneet). Door met materialen te werken die gevoeliger zijn voor magneetvelden dan waterstof, het belangrijkste bestanddeel van de atmosfeer van witte dwergen, is het nu toch gelukt om het proces na te bootsen.
Onderzoeker dr. Hans Engelkamp: “We konden in het lab aan de knoppen van de magneet draaien en zo voor het eerst heel precies zien welke invloed het magneetveld heeft op straling die het materiaal uitzendt, de zogenaamde atoomspectra. Met deze kennis kunnen we nu de theorie over atomen in hoge magneetvelden aanzienlijk verfijnen.”
De Nijmeegse astronoom prof.dr. Gijs Nelemans, die veel onderzoek doet naar witte dwergen, geeft aan dat er nog heel fundamentele vragen leven over dit onderwerp: “De meeste witte dwergen hebben geen magneetveld. Wat zorgt er dan voor er soms wel een magneetveld ontstaat? En waarom komt dit bij witte dwergen in dubbelsterren relatief vaak voor? Deze vragen zijn vooralsnog onbeantwoord. Hoe meer we weten over wanneer deze magneetvelden ontstaan en hoe ze de spectra beïnvloeden, hoe beter we onze resultaten kunnen interpreteren.”
De resultaten zijn niet alleen interessant voor astronomen. Engelkamp: “We deden deze metingen met gastonderzoekers uit Engeland, die de fosforatomen die we nu onderzocht hebben graag willen gebruiken als data-bit in toekomstige quantumcomputers. Zo zie je maar hoe schijnbaar zeer verschillende vakgebieden kunnen overlappen.”
