Massereiche Sterne in ihrer „roten Überriesen“-Phase werden in den letzten Monaten im sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums etwa 100-mal schwächer, bevor sie zusammenbrechen und als Supernova explodieren. Dies ist das Ergebnis von Forschern der Liverpool John Moores University im Vereinigten Königreich und der Universität Montpelier in Frankreich, die simulierten, wie ein massiver Stern aussehen würde, kurz bevor er explodiert und wenn er sich in seinen „Kokon“ vor der Explosion schmiegt. Die Arbeit könnte Astrophysikern helfen, herauszufinden, was diese Sterne zum Explodieren bringt, und Astronomen ermöglichen, die Explosion in Aktion zu erfassen.
Massive Sterne sind definiert als solche, die acht- bis zwanzigmal schwerer sind als die Sonne. In der letzten Phase ihres Lebens dehnen sich solche Sterne aus und kühlen ab, um zu Roten Überriesen (RSGs) zu werden. Jüngsten Beobachtungen zufolge könnten die meisten Prä-RSG-Sterne von großen Mengen zirkumstellaren Materials (CSM) eingehüllt sein, und dieses Material kann dann im Vorfeld einer Supernova vom Stern ausgestoßen werden. Es ist jedoch unklar, über welchen Zeitraum sich die CSM ansammeln würden. Würde er sich dank eines sogenannten „Superwinds“ über mehrere Jahrzehnte hinweg bilden? Oder würde es durch einen kurzen Ausbruch weniger als ein Jahr dauern?
Simulation der sichtbaren Spektren für RSGs vor der Explosion
Um Licht in dieses Rätsel zu bringen, führten Forscher durch Ben Davies of Liverpool John Moores simulierte die sichtbaren Spektren für RSGs, kurz bevor sie explodieren und wenn sie von dem CSM vor der Explosion umgeben sind. Sie fanden heraus, dass diese Sterne kurz vor ihrer Explosion kaum sichtbar sein sollten, da das CSM praktisch alles Licht bei sichtbaren Wellenlängen absorbiert. „Das dichte CSM verdeckt den Stern fast vollständig und macht ihn im sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums 100-mal schwächer“, erklärt Davies. „Das bedeutet, dass der Stern am Tag vor seiner Explosion fast nicht nachweisbar wäre.“
Die Teleskoparchive sind voller Bilder, die zufällig massive Sterne enthalten, die inzwischen zu Supernovas geworden sind, fügt er hinzu. Beispielsweise könnten Forscher, die eine nahe gelegene Galaxie nach alten Sternen durchsuchten, versehentlich eine RSG abgebildet haben, die dann einige Jahre später explodierte. Auf diesen Bildern vor der Explosion sehen die bald toten Sterne groß und hell aus, wie es massereiche Sterne immer tun, was bedeutet, dass sie den vorhergesagten zirkumstellaren Kokon noch nicht aufgebaut haben können.
„Dies zeigt uns, dass der Stern in den letzten Lebensjahren innerhalb weniger Monate von sehr hell zu praktisch unsichtbar wird“, erzählt er Physik-Welt. „Dies ist die Signatur dafür, dass die Supernova unmittelbar bevorsteht, und deutet darauf hin, dass der Kokon in weniger als einem Jahr aufgebaut ist, was sehr schnell ist.“
Superwind-Modell kann ausgeschlossen werden
Das Ergebnis bedeutet auch, dass das Superwind-Modell ausgeschlossen werden kann, sagt er, da in diesem Fall RSGs jahrzehntelang verdeckt würden, bevor sie explodieren.
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Das neue Werk, das ausführlich in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society, könnte helfen, wie zukünftige Einrichtungen wie die zu optimieren Vera Rubin-Observatorium, das in den nächsten Jahren online gehen soll, sucht nach riesigen Sternen. „Solche Programme werden alle paar Nächte einen großen Teil des Himmels vermessen und so Milliarden von Sternen überwachen, darunter Tausende von RSGs“, erklärt Davies. „Wenn eines dieser RSGs dramatisch dunkler wird, könnten wir einen Alarm auslösen, um den Stern genauer zu beobachten. Dies wird der erste Schritt sein, um herauszufinden, was diese Ausbrüche vor der Explosion verursacht.“
