Volgens de conventionele theorie blazen lichte sterren als onze zon hun verschillende lagen zachtjes weg als ze sterven, waar zware sterren ontploffen als supernova's. Maar om de een of andere reden zijn sterrenkundigen er nog niet in geslaagd supernova's te vinden van sterren die zwaarder zijn dan achttien zonmassa's. Een team onder leiding van SRON-sterrenkundigen heeft nu een nieuwe aanwijzing gevonden voor het bestaan van dit mysterie. Het onderzoek verschijnt in Astrophysical Journal Letters.
Het onderzoeksteam bestudeerde het sterrenstelsel Arp 299 met de XMM Newton-telescoop, waarmee ze de grote hoeveelheden verschillende chemische elementen wilden meten die normaal gesproken in de ruimte vrijkomen wanneer een zware ster ontploft. Toen de onderzoekers de gemeten hoeveelheden ijzer, neon en magnesium vergeleken met bestaande modelberekeningen die beschrijven hoe sterren hun directe omgeving verrijken, bleken die behoorlijk van elkaar te verschillen. "Dit is een nieuwe aanwijzing dat heel zware sterren niet als supernova's eindigen," zegt eerste auteur Junjie Mao (Hiroshima/Strathclyde/SRON). "Als we de verwachte bijdrage door supernova’s zwaarder dan 23 tot 27 zonmassa's uit de modelberekening voor chemische verrijking weglaten, dan is het verschil tussen het model en onze waarnemingen ineens veel minder groot.” Sterrenkundigen begrijpen nog steeds niet waarom sterren van ongeveer achttien zonmassa's niet gehoorzamen aan de conventionele theorie voor sterevolutie, en weigeren te ontploffen als supernova's. "Een mogelijke verklaring is dat ze direct ineenstorten tot een zwart gat, zonder explosie," zegt Aurora Simionescu (SRON). "We hebben nu nieuw bewijs dat de dood van zware sterren er wel eens heel anders uit zou kunnen zien dan we tot nu toe dachten. Het zou wel eens meer een zacht wegglijden kunnen zijn dan een kosmisch vuurwerk."
Sterevolutie
Een pas geboren ster bestaat grotendeels uit waterstof, het lichtste element in het universum. De enorme zwaartekracht zorgt ervoor dat de druk in de sterkern oploopt, waardoor waterstof via kernfusie wordt omgezet in helium. Dit verschijnsel trekt als een brandende schil naar de buitenste lagen, waarbij een helium kern overblijft. Wanneer deze kern zwaar genoeg wordt, doet de zwaartekracht zijn werk weer en komt er een fusieproces op gang waarbij helium wordt omgezet in koolstof en zuurstof. Uiteindelijk ontstaat een schilstructuur als die van een ui, met lagen van zwaardere elementen dichter bij de kern. Sterren zwaarder dan acht zonmassa's krijgen lagen van waterstof, helium, zuurstof, koolstof, neon, natrium en magnesium, en een kern van ijzer. Dit is hoe een groot deel van de zware atomen in onze wereld ontstaan.
Onder normale omstandigheden versmelt ijzer niet zodat ijzer zich ophoopt in de sterkern, totdat deze bezwijkt onder het eigen gewicht en er een kettingreactie op gang komt: een supernova. Dit zou moeten gebeuren bij alle sterren die zwaar genoeg zijn om ijzer in hun kern op te slaan. Over het algemeen is het zo dat hoe zwaarder de ster, hoe meer chemische elementen door de supernova-explosie worden verspreid in de ruimte, als zaden waaruit nieuwe sterren ontstaan. Het is nog altijd een mysterie waarom sterrenkundigen steeds meer bewijs vinden dat dit niet opgaat voor sterren die zwaarder zijn dan achttien stermassa's.
Bron: SRON Netherlands Institute for Space Research
