Blauwe superreuzen kunnen ontstaan uit de fusie van twee sterren
Een internationaal onderzoek, geleid door het Institutio de Astrofísica de Canarias (IAC), heeft aanwijzingen gevonden voor de aard van enkele van de helderste en heetste sterren in ons heelal, de zogenaamde blauwe superreuzen. Hoewel deze sterren vaak worden waargenomen is hun oorsprong een oude puzzel waarover al tientallen jaren wordt gedebatteerd.
Dor nieuwe stellaire modellen te simuleren en een grote dataset in de Grote Magelhaanse Wolk te analyseren, hebben IAC-onderzoekers sterk bewijs gevonden dat de meeste blauwe superreuzen mogelijk zijn ontstaan uit de samensmelting van twee sterren die in een binair systeem zijn gebonden. Het onderzoek is in The Astrophysical Journal Letters gepubliceerd.
Blauwe superreuzen van spectraalklasse B zijn zeer lichtsterke en hete sterren (minstens 10.000 keer helderder en 2 tot 5 keer heter dan de Zon), met massa’s tussen 16 en 40 zonsmassa. Volgens de conventionele kennis over sterren zullen ze naar verwachting optreden tijdens een zeer snelle fase van de evolutie en zouden ze dus zelden gezien moeten worden. Maar waarom zijn er dan zoveel zichtbaar?
Een belangrijke aanwijzing voor hun oorsprong ligt in het feit dat wordt waargenomen dat de meeste blauwe superreuzen vrijgezel zijn, dat wil zeggen dat ze geen waarneembare, door de zwaartekracht gebonden begeleider hebben. Er wordt echter waargenomen dat de meeste jonge massieve sterren worden geboren in binaire systemen met begeleiders. Waarom zijn blauwe superreuzen single? Het antwoord: massieve dubbelstersystemen “smelten” samen en produceren blauwe superreuzen.
In een baanbrekend onderzoek onder leiding van IAC-onderzoeker Athira Menon heeft een internationaal team van computationele en observationele astrofysici gedetailleerde modellen van stellaire samensmeltingen gesimuleerd en een steekproef van 59 vroege B-type blauwe superreuzen in de Grote Magelhaanse Wolk, een satellietstelsel van de Melkweg, geanalyseerd.
“We hebben de fusies van geëvolueerde reuzensterren met hun kleinere stellaire metgezellen gesimuleerd over een breed scala aan parameters, waarbij we rekening hielden met de interactie en vermenging van de twee sterren tijdens de fusie. De pasgeboren sterren leven als blauwe superreuzen gedurende de op een na langste fase van het leven van een ster, wanneer hij helium in zijn kern fuseert”, legt Menon uit.
Volgens Artemio Herrero, IAC-onderzoeker en coauteur van het artikel: “De verkregen resultaten verklaren waarom blauwe superreuzen worden gevonden in de zogenaamde “evolutionaire kloof” uit de klassieke stellaire fysica, een fase van hun evolutie waarin we niet zouden verwachten sterren te vinden.”
Maar kunnen dergelijke fusies ook de gemeten eigenschappen van blauwe Superreuzen verklaren? “Opmerkelijk genoeg ontdekten we dat sterren geboren uit dergelijke samensmeltingen meer succes hebben bij het reproduceren van de samenstelling van het oppervlak, met name de stikstof- en heliumverbetering, van een groot deel van het monster dan conventionele stermodellen. Dit geeft aan dat samensmeltingen het dominante kanaal kunnen zijn om blauwe superreuzen te produceren,” zegt Danny Lennon, IAC-onderzoeker die ook aan het onderzoek deelnam.
Dit onderzoek maakt een grote stap vooruit in de richting van het oplossen van een oud probleem van het ontstaan van blauwe superreuzen en geeft de belangrijke rol aan van stellaire fusies in de morfologie van sterrenstelsels en hun sterpopulaties. In het volgende deel van het onderzoek zal worden geprobeerd te onderzoeken hoe deze blauwe superreuzen exploderen en bijdragen aan het landschap van zwarte gat-neutronensterren.
Artikel: Athira Menon et al, Evidence for Evolved Stellar Binary Mergers in Observed B-type Blue Supergiants, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad2074
Eerste publicatie: 23 maart 2024
Bron: sci-news
