Wat is de zwaarste ster?

De Tarantula-nevel in de Grote Magelhaanse Wolk
De Tarantula-nevel in de Grote Magelhaanse Wolk. Credit: NASA, ESA, & F. Paresce (INAF-IASF), R. O’Connell (U. Virginia), & the HST WFC3 Science Oversight Committee

De Zon mag dan in ons zonnestelsel wel het zwaarste object zijn, 99,8% van de massa van het hele zonnestelsel, maar op een stellaire schaal is onze ster maar heel gemiddeld. Ongeveer de helft van alle bekende sterren zijn zwaarder en ongeveer de helft is lichter. De zwaarste ster die we kennen is R136a1. Deze ster heeft een massa van meer dan 300 zonsmassa en kleineert met die enorme massa niet alleen onze eigen ster.

Als zwaargewicht geboren

RMC 136a1, meestal afgekort als R136a1, bevindt zich in de Tarantula Nevel. Deze nevel maakt deel uit van de Grote Magelhaanse Wolk, een satelliet sterrenstelsel van ons eigen sterrenstelsel. De ster is ongeveer 163.000 lichtjaar van ons verwijderd.

In 1960 ontdekten astronomen van de Radcliffe Sterrenwacht in Zuid-Afrika een open sterrenhoop die ze RMC 136 noemden. Toen de Hubbletelescoop deze sterrenhoop onderzocht werd duidelijk dat de sterrenhoop uit meer dan 200 extreem heldere sterren bestond en de meest zware ster werd RMC 136a1 gedoopt.

De massa van R136a1 wordt geschat op 315 zonsmassa. Een zonsmassa is gelijk aan de massa van de Zon. Ten tijde van de ontdekking werd de massa geschat op 265 zonsmassa maar in 2016 zijn nieuwe waarnemingen gedaan met de Hubbletelescoop om de oorspronkelijke waarnemingen te verbeteren. Ofschoon het de zwaarste ster is die we kennen is de ster in het verleden nog zwaarder geweest.

Anders dan mensen worden dergelijke sterren zwaar geboren en verliezen ze massa naarmate ze ouder worden. R136a1 is iets ouder dan een miljoen jaar en daarmee al van middelbare leeftijd. In die tijd is de ster al behoorlijk afgeslankt want ongeveer 1/5de van de oorspronkelijke massa is al verloren gegaan. Dat zijn dus ongeveer 50 zonsmassa.

Men denkt dat R136a1 ten tijde van de geboorte een massa had van ongeveer 320 zonsmassa.

Ofschoon R136a1 de zwaarste ster is die we kennen is het niet de grootste. R136a1 heeft een straal van ongeveer 30 * de straal van de Zon. De grootste ster die we kennen is de hyperreus UY Scuti die een straal heeft van ongeveer 1700 * de straal van de Zon. UY Scuti heeft een massa van slechts 30 zonsmassa.

Als R136a1 de plaats zou in nemen van onze Zon dan zou de helderheid zich verhouden als de helderheid van de Zon tot de Maan. Bovendien zou de sterke straling van de ster serieuze gevolgen hebben voor de Aarde.

De enorme massa van de ster zou de lengte van het aardse jaar reduceren tot drie weken en onze planeet zou een enorme hoeveelheid ultraviolette straling te verwerken krijgen die leven onmogelijk zou maken.

Het melkwegstelsel vormgeven

R136a1 is een Wolf-Rayet ster, dit is een zeldzame klasse van zware sterren die geïoniseerd helium en koolstof of stikstof bevatten. Sterren zoals onze Zon bestaan voornamelijk uit waterstof en helium maar Wolf-Rayet sterren bevatten daarnaast ook grote hoeveelheden andere zware elementen.

Dergelijke sterren schijnen extreem helder, ze hebben een temperatuur in hun kern van 30.000 tot 200.000 °C. Vergelijk dit met onze Zon die een temperatuur in zijn kern heeft van ongeveer 15 miljoen °C.

Zware sterren als R136a1 kunnen een grote invloed hebben op hun omgeving. Hun zeer sterke straling zorgt voor enorme stellaire winden. Deze winden kunnen ongeveer 10 zonsmassa aan materiaal per miljoen jaar verspreiden met een snelheid tot 3000 kilometer per seconde.

Wolf-Rayet sterren leven veel korter dan de 10 miljard jaar die onze Zon meegaat. Ze worden typisch ongeveer 5 miljoen jaar oud. Er zijn iets meer dan 200 Wolf-Rayet sterren in ons sterrenstelsel bekend maar astronomen vermoeden dat er ongeveer 2000 moeten zijn. De meeste zijn onzichtbaar door stof. Ongeveer de helft van de Wolf-Rayet sterren heeft een begeleider. Dan kan een andere zware ster zijn maar ook een zwart gat of een neutronenster.

Zware sterren exploderen als een supernova en voorzien hun sterrenstelsels daarmee van zware elementen. Het heelal is begonnen met waterstof en helium maar sterren zijn de fabrieken die deze lichte elementen omzetten naar bijna ieder ander element. Als zware sterren met een enorme explosie sterven blazen ze dat materiaal weg waar het wordt opgepikt door andere sterren en er planeten uit ontstaan.

Zware sterren zijn ook verantwoordelijk voor het bestaan van neutronensterren. Als een Wolf-Rayet ster explodeert kan er een hele compacte neutronenster achterblijven. Botsingen tussen neutronensterren zijn vermoedelijk ook de bron van zwaartekrachtsgolven.

Andere zware sterren

R136a1 is de zwaarste ster die we kennen maar is niet bepaald uniek. Een onderzoek van de Tarantula nevel uit 2018, ook wel 30 Dorado genoemd, laat zien dat R136a1 niet alleen is. In de nevel bevinden zich verschillende andere sterren die tot de zwaarste behoren die we kennen. Onderzoekers waren op zoek naar sterren met een massa van meer dan 30 zonsmassa maar vonden veel sterren die vele malen zwaarder waren.

De onderzoekers waren verbaasd over het grote aantal enorm zware sterren in 30 Dorado en ze vroegen zich af of ze iets verkeerd hadden gedaan. De waarnemingen aan 30 Dorado werden gedaan met de Very Large Telescope van de ESO in Chili en had als doel de massa en leeftijd van ongeveer 800 zware sterren in kaart te brengen. Ze vonden ongeveer 30% meer sterren met een massa van meer dan 30 zonsmassa dan verwacht en ongeveer 70% meer dan verwacht met een massa van meer dan 60 zonsmassa.

In het verleden werd aangenomen dat sterren met een massa van meer dan 150 zonsmassa niet kunnen bestaan maar de nieuwe studie toont aan dat sterren met een massa van 200 tot 300 zonsmassa geen probleem zijn.

Enkele andere zware sterren:

  •     R136c: 230 zonsmassa
  •     BAT99-98: 226 zonsmassa
  •     R136a2: 195 zonsmassa
  •     Melnick 42: 189 zonsmassa
  •     R136a3: 180 zonsmassa
  •     Melnick 34: 179 zonsmassa

R136a1 is nog steeds de recordhouder en zal dat vermoedelijk nog wel een tijdje blijven.

De zwaarste ster in ons sterrenstelsel

De meeste van de zwaarste sterren die we kennen bevinden zich in de Grote Magelhaanse Wolk. Dit is een satellietstelsel van ons eigen sterrenstelsel. Maar ons eigen sterrenstelsel heeft ook een paar zware sterren. HD 1558-A heeft een massa van 152 zonsmassa. Het is een ster van spectraalklasse O met een kleinere O-ster als begeleider. De grote massa vergeleken met andere parameters van de ster heeft er toe geleid dat er astronomen zijn die denken dat het een nauwe dubbelster is. Deze ster bevindt zich in de open sterrenhoop IC 1805 in het sterrenbeeld Cassiopeia.

Als dit klopt dan is NGC 3603-B de volgende. Deze ster is ook bekend als HD 9795B. Net zoals R136a1 is het een Wolf-Rayet ster. De ster maakt deel uit van het stervormingsgebied NGC 3603 dat zich in de Carina-arm van ons sterrenstelsel bevindt.

 

Eerste publicatie: 22 augustus 2018