Massive stjerner i sin "røde superkjempe"-fase blir rundt 100 ganger svakere i den synlige delen av det elektromagnetiske spekteret de siste månedene før de kollapser og eksploderer som en supernova. Dette er funnet av forskere fra Liverpool John Moores University i Storbritannia og University of Montpelier i Frankrike, som simulerte hvordan en massiv stjerne ville se ut like før den sprenges og når den er plassert i sin pre-eksplosjons "kokong". Arbeidet kan hjelpe astrofysikere med å finne ut hva som får disse stjernene til å eksplodere, samt gjøre det mulig for astronomer å fange eksplosjonen i aksjon.
Massive stjerner er definert som de som er åtte til 20 ganger tyngre enn solen. I den siste fasen av livet utvider slike stjerner seg og avkjøles til å bli røde superkjemper (RSG). I følge nyere observasjoner kan de fleste pre-RSG-stjerner være innhyllet i store mengder sirkumstellært materiale (CSM), og dette materialet kan da kastes ut av stjernen i oppkjøringen til å gå supernova. Det er imidlertid uklart over hvilken tidsramme CSM vil akkumulere. Ville den dannes over flere tiår takket være en såkalt "supervind"? Eller ville det ta mindre enn et år via et kort utbrudd?
Simulering av de synlige spektrene for RSG-er før eksplosjon
For å kaste lys over dette mysteriet, har forskere ledet av Ben Davies of Liverpool John Moores simulerte de synlige spektrene for RSG-er like før de sprenges og når de er omgitt av CSM før eksplosjonen. De fant ut at disse stjernene knapt skulle være synlige kort tid før de eksploderer fordi CSM absorberer praktisk talt alt lys ved synlige bølgelengder. "Den tette CSM skjuler nesten stjernen, og gjør den 100 ganger svakere i den synlige delen av det elektromagnetiske spekteret," forklarer Davies. "Dette betyr at dagen før stjernen eksploderer, ville den nesten ikke kunne oppdages."
Teleskoparkivene er fulle av bilder som tilfeldig inneholder massive stjerner som siden har blitt supernova, legger han til. For eksempel kunne forskere som undersøkte en nærliggende galakse for gamle stjerner ved et uhell ha avbildet en RSG som deretter fortsatte å eksplodere noen år senere. På disse føreksplosjonsbildene ser de snart døde stjernene store og lyse ut, slik massive stjerner alltid gjør, noe som betyr at de ennå ikke har bygget opp den forutsagte circumstellar kokongen.
"Dette forteller oss at de siste årene av stjernens liv går den fra å være veldig lyssterk til nesten usynlig i løpet av noen måneder," forteller han Fysikkens verden. "Dette er signaturen på at supernovaen er nært forestående og antyder at kokongen bygges opp på mindre enn ett år, noe som er veldig raskt."
Superwind-modellen kan utelukkes
Resultatet betyr også at supervind-modellen kan utelukkes, sier han, siden i dette tilfellet ville RSG-er være skjult i flere tiår før de eksploderer.
Hvordan Betelgeuse blåste toppen og mistet rytmen
Det nye verket, som er detaljert i Månedlige kunngjøringer fra Royal Astronomical Society, kan bidra til å optimalisere hvordan fremtidige fasiliteter som Vera Rubin-observatoriet, som skal komme på nettet i løpet av de neste årene, søk etter massive stjerner. "Slike programmer vil kartlegge en stor brøkdel av himmelen med noen få netter og overvåke milliarder av stjerner, inkludert tusenvis av RSG-er," forklarer Davies. "Hvis en av disse RSG-ene begynner å dimmes dramatisk, kan vi utløse et varsel for å begynne å observere stjernen mer nøye. Dette vil være det første trinnet i å finne ut hva som forårsaker disse pre-eksplosjonsutbruddene.»
