Astronomisch Nieuws

Handtekening van ijzer voorspelt temperatuur van rode superreuzen

Astronomen metend e temperatuur van rode superreuzen
Voor het eerst hebben astronomen een nauwkeurige methode ontwikkeld om de temperatuur van rode reuzen te meten. Credit: Daisuke Taniguchi

Rode superreuzen zijn een klasse van sterren die hun leven eindigen in een supernova explosie. Hun levenscyclus wordt nog niet helemaal door astronomen begrepen en dat komt met name doordat het heel lastig is hun temperaturen te meten. Voor het eerst hebben astronomen nu een nauwkeurige methode ontwikkeld om de oppervlaktetemperatuur van rode superreuzen te meten.

Sterren komen in voor verschillende groottes, massa’s en samenstellingen voor. Onze Zon bijvoorbeeld is een relatief kleine ster, zeker vergeleken met een rode superreus als Betelgeuze. Rode superreuzen zijn sterren met een massa van minstens 9 zonsmassa. Al die massa zorgt er voor dat als ze overlijden dit gepaard gaat met een enorme explosie die we een supernova noemen. Meer specifiek een Type II supernova.

Supernova’s van het type II produceren elementen die noodzakelijk zijn voor leven en da’s de reden dat astronomen meer over deze sterren willen leren. Momenteel is er nog geen manier om een supernova te voorspellen. Dat men dit nog niet kan heeft te maken met het feit dat men de aard van de rode superreuzen die een supernova veroorzaken nog niet goed begrijpt.

Ondanks dat rode superreuzen extreem helder zijn en op grote afstanden zijn waar te nemen is het lastig om bepaalde belangrijke eigenschappen zoals o.a. hun temperaturen, te bepalen. Dit komt doordat hun bovenste atmosfeer een gecompliceerde structuur heeft. Dit leidt tot inconsistente temperatuurmetingen die bij andere sterren wel mogelijk zijn.

Om de temperatuur van rode superreuzen te meten moesten de onderzoekers op zoek naar een zichtbare of spectrale eigenschap die niet door de complexe bovenste atmosfeer wordt beïnvloed. Chemische handtekeningen, bekend als absorptielijnen, zijn ideale kandidaten maar er was geen enkele lijn te vinden die bruikbaar was voor de temperatuur. Echter, door te kijken naar de verhoudingen tussen twee verschillende maar aan elkaar gerelateerde lijnen, die van ijzer, ontdekte men dat die verhouding is gerelateerd aan de temperatuur. Die verhouding bleek consistent en voorspelbaar te zijn.

De onderzoekers bestudeerden kandidaat sterren met het WINERED-instrument dat aan telescopen kan worden bevestigd om zo de spectrale eigenschappen van verre objecten te meten. Ze bepaalden de absorptielijnen van ijzer en ze berekenden de verhoudingen om zo de temperaturen van de sterren te berekenen. Door deze temperaturen te combineren met zeer nauwkeurige afstandsmetingen van de Europese GAIA-satelliet konden de onderzoekers de lichtkracht van de sterren berekenen. Ze zagen dat die resultaten overeenkwamen met hun theorie.

De onderzoekers stellen dat ze nog veel moeten leren over supernova’s en hieraan gerelateerde objecten en fenomenen maar dit onderzoek zorgt wel voor het beantwoorden van enkele lang openstaande vragen. De rode superreus Betelgeuze zou ergens in de nabije toekomst een supernova kunnen worden. In 2019 en 2020 werd de ster onverwachts veel minder helder. De onderzoekers hopen dat hun nieuwe techniek een bijdrage kan leveren aan het voorspellen wanneer dit zou kunnen gaan gebeuren.

Artikel: Daisuke Taniguchi, et al. “Effective temperatures of red supergiants estimated from line-depth ratios of iron lines in the YJ bands, 0.97–1.32 μm,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society March 1, 2021, .

Eerste publicatie: 2 maart 2021
Bron: Universiteit van Tokyo