Sterrenkunde Dubbelsterren zijn complexe systemen van sterren die om elkaar heen draaien. Maar Floris Kummer promoveerde op stelsels die nog gecompliceerder zijn: driedubbelsterren. „Ik dacht: vet, een extra ster!”
Floris Kummer in de Solar Dome van het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde op het Science Park in Amsterdam.
„Het is hier klein genoeg dat je iedereen kent”, vertelt Floris Kummer (28) terwijl we door de gangen van het Amsterdamse Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde wandelen. Links en rechts hangen posters met onderzoeksresultaten, omringd door kleinere plaksels van sterrenkundige memes met teksten als „Honk if you think Pluto is still a planet” en „Protons are positive. Be like a proton”. Het wekt een huiselijke sfeer die Kummer ook ervaart: „Het voelt ook wel een beetje als thuis voor me. Ik heb hier op het Science Park een derde van mijn leven doorgebracht; ik denk niet dat ik hier ooit volledig afscheid van zal nemen.”
Ook op een poster van Kummer zelf, tegenover zijn oude kantoor, staan twee getekende ruimtemannetjes die zich via tekstballonnetjes afvragen hoe het zit met driedubbelsterren. Alsof dubbelsterren namelijk nog niet ingewikkeld genoeg waren, promoveerde Kummer op nog complexere systemen: niet twee, maar drie sterren die om elkaar heen draaien.
In tegenstelling tot dubbelsterren zijn drietallen doorgaans extreem instabiel. Zo berucht zijn ze, dat sciencefictionschrijver Liu Cixin zijn gelauwerde boek The Three Body Problem wijdde aan een driedubbelstersysteem. Kummer heeft de serie die Netflix erop baseerde gezien: „Niet heel waarheidsgetrouw natuurlijk, maar het is sciencefiction. In onze simulaties zien we dat er in de meeste driedubbelstersystemen waar de sterren zo chaotisch bewegen als in de serie, er al gauw eentje wordt weggeknikkerd, of er twee op elkaar botsen.”
„Chaotische driedubbelsystemen zijn dus beperkt houdbaar. Daarom heb ik me gericht op varianten die wél stabiel zijn: zogeheten hiërarchische systemen, waarin twee sterren dicht om elkaar heen draaien, vergezeld door een derde die in een ruimere baan om het duo heen cirkelt. Die systemen kunnen langer voortbestaan, en dus is de kans veel groter dat we ze met telescopen kunnen waarnemen.”
Ondanks de stabiliteit van zo’n systeem kan een simulatie met drie sterren nog knap ingewikkeld worden. Sterren zijn namelijk geen bolvormige eenheidsworsten: hun interne structuren zijn complex en beïnvloedbaar door sterren die in de buurt komen. Bovendien kunnen ze vanuit hun buitenste lagen gas aan elkaar overdragen. „Als twee sterren heel dicht bij elkaar in de buurt komen beginnen ze massa met elkaar te delen. Afhankelijk van de levensfase van de ster kan dat een positieve feedbackloop in gang zetten, waarbij de sterren elkaar als het ware ‘omarmen’, steeds dichter naar elkaar toe draaien en uiteindelijk samensmelten.”
Zo’n stellaire omhelzing zal het overgebleven systeem, nu bestaande uit twee sterren, voor het leven tekenen. De samengesmolten ster oogt namelijk een stuk jonger dan zijn compagnon. „Dubbelsterren worden doorgaans samen geboren en zijn dus vaak even oud. Ogenschijnlijke leeftijdsverschillen zijn te verklaren aan de hand van massaoverdracht, maar we zien ze ook voorkomen in systemen waar de afstand tussen de sterren te groot is om massa uit te wisselen. In die gevallen weten we nu vrij zeker dat er een driedubbelsysteem aan vooraf moet zijn gegaan.”
„Zo kunnen we ook systemen met twee sterren beter begrijpen aan de hand van drietallen. Die link maakte mijn promotie een logisch vervolg van mijn masteronderzoek: daar werkte ik al met dubbelsterren. Ik dacht: vet, een extra ster! Je introduceert daarmee nog een extra laag complexiteit, omdat ze allemaal onderling interacties hebben. Zelfs in relatief stabiele, hiërarchische systemen kunnen de sterren alle drie massa met elkaar uitwisselen en zo elkaar op tal van manieren beïnvloeden.”
„Om ondanks die ingewikkeldheid meer te weten te komen over driedubbelsystemen heb ik populatiesynthese toegepast. Daarbij probeer je als het ware de sterrenbevolking van de Melkweg na te bootsen in de computer. In plaats van één ster heel nauwkeurig te simuleren, genereer je op basis van een aantal aannames in één keer een hele populatie aan sterren. Net als bij menselijke demografie offer je wat detail op, maar je kunt er ook veel van leren. Je kunt je natuurkundige modellen toetsen, of een idee krijgen hoe een gemiddeld driedubbelsysteem eruitziet.”
Heeft hij die dan ook zelf waargenomen? Lachend: „Ik heb tijdens mijn promotie vooral veel achter mijn laptop zitten programmeren. Maar met de juiste technieken kun je ze zeker vinden. Als sterren bijvoorbeeld voor elkaar langs bewegen – vanuit ons oogpunt dan – verduisteren ze elkaar. Dan zie je de lichtsterkte van het systeem een klein beetje dalen. Als je meerdere sterverduisteringen van verschillende sterktes ziet, heb je een driedubbelsysteem te pakken.”
Hoewel Kummers gesimuleerde sterrenbevolking genoeg vervolgonderzoek mogelijk maakt, laat hij die taak aan de volgende generatie promovendi over. „Ik ben op zoek naar iets meer baanzekerheid, en verhuizen voor mijn werk zie ik niet zo zitten. Zeker nu ik afgelopen jaar met mijn vrouw een appartement hier om de hoek heb gekocht! Ik zoek nu naar iets bij een kennisinstituut, in de consultancy of misschien iets met data science. Vers uit de academische bubbel is het even uitzoeken wat daarbuiten echt bij je past.”
Wat het ook wordt, het zal in ieder geval iets met het oplossen van puzzels te maken hebben, sterrenkundig of niet. „Breinbrekers, problemen oplossen, daar ben ik gek op. De AIVD-kerstpuzzel maak ik trouw, en ik ga graag naar de evenementen van Puzzled Pint in Amsterdam. Die organiseren maandelijks een soort pubquiz, maar dan met logische puzzels. En vlak voor mijn promotieonderzoek begon kreeg ik deze voor mijn verjaardag.” Hij laat een foto zien waarop hij naast een enorme legpuzzel ligt. De puzzel is langer dan hij. „Zesduizend stukjes, iets meer dan twee meter lang!”
Ondanks zijn ambities buiten de wetenschap zal Kummer de sterrenkunde niet snel uit het oog verliezen. „Het is natuurlijk makkelijk om dat nu te zeggen, maar als je onderzoek doet blijven er zo veel onbeantwoorde vragen over. Dat maakt me heel benieuwd hoe de sterrenkunde er over vijf of tien jaar uitziet. En de vrienden die ik in mijn elf jaar op het Science Park heb gemaakt vergeet ik niet zo maar. Gelukkig is het makkelijk om contact te houden: ik woon immers om de hoek!”
Op de hoogte van kleine ontdekkingen, wilde theorieën, onverwachte inzichten en alles daar tussenin
Source: NRC