Massiva stjärnor i sin "röda superjätte" fas blir cirka 100 gånger svagare i den synliga delen av det elektromagnetiska spektrumet under de senaste månaderna innan de kollapsar och exploderar som en supernova. Detta är upptäckten av forskare från Liverpool John Moores University i Storbritannien och University of Montpelier i Frankrike, som simulerade hur en massiv stjärna skulle se ut precis innan den exploderar och när den ligger inbäddad i sin "kokong" som före explosionen. Arbetet kan hjälpa astrofysiker att ta reda på vad som får dessa stjärnor att explodera, samt göra det möjligt för astronomer att fånga explosionen i aktion.
Massiva stjärnor definieras som de som är åtta till 20 gånger tyngre än solen. I den sista fasen av deras liv expanderar sådana stjärnor och svalnar för att bli röda superjättar (RSG). Enligt färska observationer kan de flesta före-RSG-stjärnor vara inkapslade i stora mängder cirkumstellärt material (CSM), och detta material kan sedan kastas ut av stjärnan i upptakten till en supernova. Det är dock oklart under vilken tidsskala CSM skulle ackumuleras. Skulle det bildas under flera decennier tack vare en så kallad "supervind"? Eller skulle det ta mindre än ett år via ett kort utbrott?
Simulerar de synliga spektra för pre-explosion RSGs
För att belysa detta mysterium har forskare under ledning av Ben Davies of Liverpool John Moores simulerade de synliga spektra för RSG precis innan de sprängs och när de omges av pre-explosion CSM. De fann att dessa stjärnor knappt borde vara synliga strax innan de exploderar eftersom CSM absorberar praktiskt taget allt ljus vid synliga våglängder. "Den täta CSM döljer nästan helt stjärnan, vilket gör den 100 gånger svagare i den synliga delen av det elektromagnetiska spektrumet," förklarar Davies. "Detta betyder att dagen innan stjärnan exploderar skulle den nästan vara omöjlig att upptäcka."
Teleskoparkiven är fulla av bilder som slumpmässigt innehåller massiva stjärnor som sedan har blivit supernova, tillägger han. Till exempel kunde forskare som undersökte en närliggande galax efter gamla stjärnor av misstag ha tagit bilder av en RSG som sedan fortsatte att explodera några år senare. På dessa före-explosionsbilder ser de snart döda stjärnorna stora och ljusa ut, som massiva stjärnor alltid gör, vilket betyder att de ännu inte har byggt upp den förutspådda cirkumstellära kokongen.
"Detta säger oss att under de sista åren av stjärnans liv går den från att vara väldigt ljus till praktiskt taget osynlig på några månader", säger han. Fysikvärlden. "Detta är signaturen på att supernovan är nära förestående och antyder att kokongen byggs upp på mindre än ett år, vilket är väldigt snabbt."
Superwind-modellen kan uteslutas
Resultatet innebär också att supervindsmodellen kan uteslutas, säger han, eftersom RSG:er i det här fallet skulle vara skymd i decennier innan de exploderar.
Hur Betelgeuse blåste sin topp och tappade rytmen
Det nya verket, som beskrivs i detalj i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society, skulle kunna hjälpa till att optimera hur framtida anläggningar som Vera Rubin observatorium, som kommer att komma online under de närmaste åren, leta efter massiva stjärnor. "Sådana program kommer att övervaka en stor del av himlen med några nätter och så övervaka miljarder stjärnor, inklusive tusentals RSGs," förklarar Davies. "Om en av dessa RSG börjar bli dramatiskt nedtonad kan vi utlösa en varning för att börja observera stjärnan mer noggrant. Detta kommer att vara det första steget för att ta reda på vad som orsakar dessa utbrott före explosionen."
