Astronomen hebben gezien hoe een van de grootste sterren in ons universum veranderde in een zeldzaam sterrenlichaam. Deze dramatische metamorfose zou wel eens de voorbode kunnen zijn van een krachtige supernova-explosie, waarbij deze ster een zwart gat zal voortbrengen. De gedoemde ster in kwestie is WOH G64 (ook bekend als IRAS 04553–6825), gelegen in een satellietstelsel van de Melkweg dat bekend staat als de Grote Magelhaense Wolk (LMC), op ongeveer 163.000 lichtjaar afstand.
De ster is ongeveer 1540 keer zo groot als de zon, met bijna 30 keer de massa van onze ster en een verbluffende 282.000 keer de helderheid ervan. WOH G64, ontdekt in de jaren 70, leek altijd een rode superreus te zijn, omgeven door een ring, of torus, van dicht stof. In 2014 begon het uiterlijk van deze superreus echter te veranderen. Een team van astronomen onder leiding van Gonzalo Muñoz-Sanchez van de Nationale Sterrenwacht van Athene merkte dat de kleur van de ster veranderde en dat de oppervlaktetemperatuur ervan toenam. Muñoz-Sanchez en zijn collega's concludeerden dat dit de transformatie van een rode superreus naar een zeldzame gele hyperreus moest zijn, wat ook zou kunnen betekenen dat astronomen in realtime getuige zijn van het ‘sterven’ van een ster. “Het lot van sterren met een initiële massa tussen 23 en 30 zonsmassa's nadat ze zijn geëvolueerd tot rode superreuzen is nog onzeker. In dit geval was WOH G64 de meest extreme rode superreus die bekend was, met een geschatte massa van ongeveer 28 zonsmassa's,” vertelde Muñoz-Sanchez aan Space.com. " Het blijft onduidelijk of dergelijke sterren exploderen als supernova's, direct instorten tot zwarte gaten, of zich vanuit de rode superreusfase ontwikkelen tot een gele hyperreusfase voordat ze hun leven beëindigen. “WOH G64 zou wel eens de oplossing voor deze vraag kunnen zijn.” De resultaten van het team vormen het eerste bewijs dat een extreem sterrenobject zijn temperatuur kan veranderen en zich in de loop van een jaar van rood naar geel kan ontwikkelen, en dat op een soepele, stille manier. “Dit is vooral verrassend omdat snelle veranderingen in sterren doorgaans gepaard gaan met gewelddadige of abrupte processen”, vervolgt Muñoz-Sanchez. Dat was echter niet alles wat het team ontdekte over deze immense ster. De wetenschappers ontdekten ook dat WOH G64 niet alleen is.
Leef snel, sterf jong ... maar niet alleen
Met een leeftijd van slechts 5 miljoen jaar is WOH G64 een kosmische jongeling in vergelijking met andere sterren, zoals onze middelbare leeftijd, 4,6 miljard jaar oude zon, dus het lijkt misschien een beetje kosmisch onrechtvaardig dat hij het einde van zijn leven nadert. Dit komt omdat massieve sterren zoals deze “snel leven en jong sterven” en hun brandstofvoorraad die nodig is voor kernfusie sneller opbranden dan sterren van bescheiden omvang. Hoewel deze korte levensduur geldt voor alle massieve sterren, is het einde van het leven van deze stellaire titanen niet helemaal zeker. Niet alle rode superreuzen werpen bijvoorbeeld hun buitenste lagen af terwijl hun kern samentrekt om gele hyperreuzen te worden. “Gele hyperreuzen zijn uiterst zeldzaam omdat ze een kortstondige overgangsfase vormen tussen het stadium van rode superreus en de uiteindelijke supernova-explosie”, aldus Muñoz-Sanchez. “Daardoor zijn er momenteel slechts een klein aantal bevestigde gele hyperreuzen bekend, namelijk slechts enkele tientallen objecten.” Om deze transformatie tot gele hyperreus te laten plaatsvinden, heeft een massieve ster een sterrenwind nodig die sterk genoeg is om een buitenste laag van eerder afgestoten stermateriaal weg te blazen, een proces dat de temperatuur ervan opdrijft. Alleen de helderste rode superreuzen kunnen echter materiaalstromen voortbrengen die krachtig genoeg zijn om deze overgangsfase in gang te zetten, die uiteindelijk leidt tot de dood van de ster.
Het team ontdekte ook dat de enorme ster eigenlijk deel uitmaakt van een binair systeem, samen met een begeleidende ster. Dit compliceert de mogelijke oorzaak van zijn transformatie als de hoofdster gretig materie van zijn metgezel wegtrekt. “Binaire interacties kunnen ook een cruciale rol spelen bij de vorming van gele hyperreuzen”, aldus Muñoz-Sanchez. “Als er in een dubbelstersysteem massaoverdracht of envelopafstripping plaatsvindt, kan de envelop van een rode superreus gedeeltelijk worden verwijderd, waardoor deze mogelijk evolueert naar de gele temperaturen.” De onderzoeker legde verder uit dat in een door een dubbelster aangedreven scenario, waarin de evolutie van de ster wordt veroorzaakt door interacties met zijn begeleidende ster, het dubbelstersysteem zou zijn ingebed in een gemeenschappelijke envelop, een cocon van gas die beide sterren omringt en waardoor deze eruitzag als een rode superreus. Door het gedeeltelijk wegstoten van deze omhulling zouden dan de twee sterren zichtbaar worden.
“Als alternatief, ook al is het systeem binair, kan de overgang zijn veroorzaakt door intrinsieke stellaire processen. In dit geval kan de ster een buitengewone eruptieve episode van meer dan 30 jaar hebben doorgemaakt en keert hij nu terug naar een gele, rustige toestand”, voegde Muñoz-Sanchez toe. “Beide mogelijkheden zijn uiterst zeldzaam en het is vrijwel ongekend dat een van beide zich op menselijke tijdschaal voordoet.” Het team weet dus nog niet of de evolutie het gevolg is van interacties tussen WOH G64 en zijn binaire sterrenpartner, of dat de metamorfose intrinsiek is aan de ster zelf. “Recente waarnemingen suggereren dat sommige van de andere extreme rode superreuzen zich mogelijk ook in binaire systemen bevinden”, legt Muñoz-Sanchez uit. “Inzicht in de vraag of de extreme eigenschappen van deze sterren voortkomen uit hun intrinsieke aard of uit binaire interacties is cruciaal voor het bestuderen van de populaties van geëvolueerde massieve sterren, het voorspellen van hun dood en het interpreteren van de supernova's die ze produceren, verschijnselen die nog steeds niet volledig worden begrepen.” Inzicht in de binaire aard van WOH G64 is niet alleen essentieel om zijn leven te begrijpen; deze details zijn ook van cruciaal belang voor zijn dood.
De voortdurende uitwisseling van massa tussen de sterren zou kunnen leiden tot een botsing en de samensmelting van de twee componenten. Als de interacties tussen de sterren echter gering of niet aanwezig zijn, zou de hoofdster evolueren naar een kerninstorting, wat uiteindelijk zou resulteren in een supernova-explosie of een directe instorting tot een zwart gat. "In astronomische termen lijkt WOH G64 een sterk geëvolueerd systeem te zijn, en het is mogelijk dat het ‘binnenkort’ een kerninstorting zou kunnen ondergaan. In deze context komt ‘binnenkort’ overeen met een tijdschaal van honderd tot enkele duizenden jaren“, aldus Muñoz-Sanchez. ”Een dergelijke gebeurtenis zou buitengewoon zijn, maar het blijft hoogst onwaarschijnlijk dat deze tijdens ons leven zal plaatsvinden. Hoewel we natuurlijk niet eens zeker weten of deze ster als supernova zal exploderen."
Bron: Space.com
