Zware ster verdwijnt zonder een spoor achter te laten

artist impressie verdwenen ster
Artist’s impressie van de verdwenen ster. Credit: ESO

Een object in het dwergsterrenstelsel met de naam Kinman is plotseling verdwenen. Dit schrijven onderzoekers in een artikel dat vandaag is gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. De zware en extreem heldere blauwe ster werd verondersteld te bestaan op basis van astronomische waarnemingen die tussen 2011 en 2011 werden gedaan maar het object lijkt sinds 2019 niet meer zichtbaar te zijn.

De onderzoekers hebben twee mogelijke verklaringen opgesteld: of de ster heeft een enorme dip in zijn helderheid ondergaan en is nu gedeeltelijk verborgen achter zijn eigen stof. Of de ster is getransformeerd naar een zwart gat zonder dat dit gepaard ging met een supernova explosie. Als het gaat om het laatste dan zou dit pas de tweede bekende mislukte supernova zijn.

Het Kinman dwergsterrenstelsel bevindt zich op een afstand van ongeveer 75 miljoen lichtjaar van de Aarde. Het ligt dus niet bepaald om de hoek. Vanwege de enorme afstand kunnen astronomen niet de individuele sterren waarnemen maar de veronderstelde ster zou een heldere blauwe veranderlijke ster zijn. Dergelijke sterren zijn op enorm grote afstand te zien. De veranderlijke aard van deze ster kan door middel van zijn enorme veranderingen in spectra en helderheid vanaf de Aarde worden gevolgd. Het is moeilijk voor te stellen dat deze ster ongeveer 2,5 miljoen maal helderder is dan onze Zon. Of tenminste was…..

Kinman dwergsterrenstelsel
Een afbeelding van het Kinman dwergsterrenstelsel dat ook bekend is als PHL 293B. Het kleine sterrenstelsel bevindt zich te ver weg van de Aarde om op te lossen in individuele sterren dus de sterren die we op deze opname van de Hubble Telescope zien zijn allemaal voorgrondsterren of enorme groepen sterren in het sterrenstelsel zelf. Credit: NASA, ESA/Hubble, J. Andrews

Waarnemingen die tussen 2011 en 2011 werden gedaan wezen op een LBV (Luminous Blue Variable) in een late fase in het Kinman dwergsterrenstelsel. In 2019 wilde een team van astronomen opnieuw kijken hoe de ster er aan toe was en daarvoor maakten ze gebruik van de Very Large Telescope van de ESO in Chili. Tot hun grote verrassing was er helemaal niets te zien. Een opwindend en tegelijkertijd ontmoedigend resultaat.

De onderzoekers waren plezierig verrast te zien dat het signaal van de ster niet zichtbaar was in de waarneming die ze in augustus 2019 deden met het ESPRESSO-instrument van de Very Large Telescope. Ze hoopten eigenlijk een waarneming te kunnen doen met een veel hogere resolutie van de oude waarnemingen. Ze wilden de nieuwe hoger resolutie opnames gebruiken voor hun theoretische modellen.

Om te kijken of er misschien iets aan de hand was met ESPRESSO werd ook het X-shooter instrument van de telescoop ingezet.

De ESPRESSO waarnemingen werden verschillende keren gecontroleerd maar men was niet in staat om het signaal van de ster terug te vinden. Omdat de waarneemcondities op de dag van de eerste waarneming niet perfect waren wilde men controleren of het signaal echt afwezig was. Men deed nieuwe waarnemingen met X-shooter en ook deze waarnemingen toonden aan dat de ster was verdwenen.

Met niets te zien en een raadsel dat plotseling moest worden opgelost doken de astronomen in de archieven op zoek naar eerdere waarnemingen van het dwergsterrenstelsel. Ze ontdekten dat de verdachte zware ster een grote uitbarsting onderging die omstreeks 2011 eindigde. Van LBV’s is bekend dat ze plotselinge woede-uitbarstingen kunnen hebben die resulteren in een plotseling verlies van veel materie en een scherpe toename van de helderheid

In het kielzog van deze specifieke periode van uitbarstingen is het mogelijk dan men het einde van een LBV-uitbarsting waarnam van een overlevende ster met een kleine dip in helderheid en een verschuiving naar hogere temperaturen en wat stof dat de ster afdekt. Dit schrijven de onderzoekers in hun artikel. De ster kan dus nog steeds actief zijn maar is wellicht te zwak om vanaf de Aarde waar te nemen.

Een andere mogelijke verklaring is dat de ster is ineengestort tot een zwaar zwart gat zonder de begeleidende supernova explosie. Astronomen noemen dit een mislukte supernova.

Dit laatste past in enkele huidige computermodellen die voorspellen dat sommige geen heldere supernova produceren als ze overlijden. Dit is het geval als er een zwart gat ontstaat dat niet snel om zijn as draait. Echter het ineenstorten tot een zwart gat zonder de bijbehorende supernova is pas een keer waargenomen. In het sterrenstelsel NGC 6946 verdween een kleinere zware ster zonder een supernova explosie te produceren.

Als het gaat om een supernova-loze transitie naar een zwart gat dan zou dit het eerst bekende voorbeeld zijn van deze gebeurtenis van een zware ster in een metaalarm sterrenstelsel. Deze bevinding kan belangrijke aanwijzingen inhouden over hoe sterren ineenstorten tot een zwart gat zonder een helder supernova te produceren.

LBV’s zijn instabiele sterren en de gepresenteerde analyse draagt bij aan een beter begrip van deze raadselachtige objecten. In dit specifieke geval is het waarschijnlijk dat de onderzoekers de ster hebben waargenomen aan het einde van een sterke uitbarsting met een overlevende ster, aldus astronomen die niet bij het onderzoek waren betrokken.

De huidige consensus is dat sterren hun leven niet kunnen eindigen als een zwart gat met een massa van meer dan 65 zonsmassa. Als het verdwijnen van de ster echt te wijten is aan zijn ineenstorting tot een zwaarder zwart gat dan zullen astronomen hun kennis over hoe sterren leven en sterven moeten heroverwegen.

Op dit moment zijn er nog steeds onzekerheden over dit resultaat en het is belangrijk om de waarneming verder te bestuderen dus aanvullende waarnemingen en een grondige zoektocht naar gelijkaardige verdwijningen zijn erg belangrijk.

Om de mislukte supernovahypothese te ondersteunen moet er gezocht worden naar objecten die gedurende tientallen jaren vermist blijven. Omdat het huidige artikel eigenlijk een relatief korte tijdsschaal omvat denken andere onderzoekers dat de activiteit van de ster in de toekomst wel weer zal toenemen.

Dat is een opwindende mogelijkheid die vereist dat astronomen met enige regelmaat hun telescopen op het Kinman dwergsterrenstelsel moeten richten. Het raadsel is dus nog lang niet opgelost maar als men gelijk heeft dan zijn er nog steeds mogelijkheden voor de ster, als die nog steeds bestaat, om opnieuw helder te gaan schijnen.

 

Eerste publicatie: 1 juli 2020
Bron: ESO