Massieve sterren in hun 'rode superreus'-fase worden de laatste paar maanden ongeveer 100 keer zwakker in het zichtbare deel van het elektromagnetische spectrum voordat ze instorten en exploderen als een supernova. Dit is de bevinding van onderzoekers van de Liverpool John Moores University in het VK en de Universiteit van Montpelier in Frankrijk, die simuleerden hoe een massieve ster eruit zou zien net voordat hij ontploft en wanneer hij genesteld is in zijn pre-explosie "cocon". Het werk kan astrofysici helpen erachter te komen waardoor deze sterren exploderen, en stelt astronomen in staat om de explosie in actie te vangen.
Zware sterren worden gedefinieerd als sterren die acht tot twintig keer zwaarder zijn dan de zon. In de laatste fase van hun leven zetten zulke sterren uit en koelen ze af om rode superreuzen (RSG's) te worden. Volgens recente waarnemingen zijn de meeste pre-RSG-sterren mogelijk omgeven door grote hoeveelheden circumstellair materiaal (CSM), en dit materiaal kan vervolgens door de ster worden uitgeworpen in de aanloop naar een supernova. Het is echter onduidelijk op welk tijdschema de CSM zich zou ophopen. Zou het zich gedurende tientallen jaren vormen dankzij een zogenaamde "superwind"? Of zou het minder dan een jaar duren via een korte uitbarsting?
Simulatie van de zichtbare spectra voor pre-explosie RSG's
Om licht te werpen op dit mysterie, onderzoekers onder leiding van Ben Davies of Liverpool John Moores simuleerde de zichtbare spectra voor RSG's net voordat ze ontploffen en wanneer ze worden omringd door de pre-explosie CSM. Ze ontdekten dat deze sterren kort voordat ze ontploffen nauwelijks zichtbaar zouden moeten zijn, omdat de CSM vrijwel al het licht op zichtbare golflengten absorbeert. "De dichte CSM verduistert de ster bijna volledig, waardoor hij 100 keer zwakker wordt in het zichtbare deel van het elektromagnetische spectrum", legt Davies uit. "Dit betekent dat de dag voordat de ster explodeert, hij bijna niet detecteerbaar zou zijn."
Telescooparchieven staan vol met afbeeldingen die willekeurig massieve sterren bevatten die sindsdien supernova zijn geworden, voegt hij eraan toe. Onderzoekers die een nabijgelegen melkwegstelsel onderzoeken op zoek naar oude sterren, kunnen bijvoorbeeld per ongeluk een RSG hebben afgebeeld die vervolgens een paar jaar later explodeerde. In deze pre-explosiebeelden zien de sterren die binnenkort zullen sterven er groot en helder uit, zoals massieve sterren altijd doen, wat betekent dat ze de voorspelde circumstellaire cocon nog niet hebben opgebouwd.
"Dit vertelt ons dat hij in de laatste jaren van het leven van de ster in een paar maanden tijd van zeer helder naar vrijwel onzichtbaar gaat", vertelt hij. Natuurkunde wereld. "Dit is de handtekening dat de supernova op handen is en suggereert dat de cocon in minder dan een jaar is opgebouwd, wat erg snel is."
Superwind-model kan worden uitgesloten
Het resultaat betekent ook dat het superwindmodel kan worden uitgesloten, zegt hij, omdat in dit geval RSG's tientallen jaren aan het zicht onttrokken zouden zijn voordat ze exploderen.
Hoe Betelgeuze zijn top blies en zijn ritme verloor
Het nieuwe werk, dat wordt beschreven in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society, kan helpen optimaliseren hoe toekomstige faciliteiten zoals de Vera Rubin-observatorium, die de komende jaren online zal komen, zoek naar massieve sterren. "Zulke programma's zullen om de paar nachten een enorm deel van de hemel onderzoeken en zo miljarden sterren volgen, waaronder duizenden RSG's", legt Davies uit. "Als een van deze RSG's drastisch begint te dimmen, kunnen we een alarm activeren om de ster nauwkeuriger te gaan observeren. Dit zal de eerste stap zijn om uit te zoeken wat deze uitbarstingen vóór de explosie veroorzaakt.”
