Wordt de ster Betelgeuze binnenkort een supernova?

Het einde van grote sterren is dramatisch: wanneer hun voorraden nucleaire brandstof zijn uitgeput, stort hun binnenste in elkaar tot een neutronenster of zelfs een zwart gat – terwijl de buitenste lagen van de ster met enorme kracht de ruimte in worden geslingerd. Tijdens deze explosie gloeit de ster helder als een supernova en kan dan helderder schijnen dan alle sterren in een sterrenstelsel bij elkaar. Terwijl astronomen elk jaar honderden supernova’s waarnemen in verre sterrenstelsels, verscheen de laatste supernova in onze Melkweg in 1604 in het sterrenbeeld Ophiuchus. Daarom wachten de hemelse onderzoekers reikhalzend uit naar een dergelijke gebeurtenis voor onze kosmische drempel om deze met hun moderne hulpmiddelen te volgen. En misschien is de supernova-uitbarsting “dreigend”: Betelgeuze, de heldere ster op de linkerschouder van het sterrenbeeld Orion, vertoont vreemde fluctuaties in helderheid die wijzen op een nabij, spectaculair einde.

Wetenschappers maken ruzie over hoe dichtbij het einde van de ster is

Maar wetenschappers maken ruzie over hoe dichtbij dit einde zal zijn. Pessimisten denken dat het wel 1,5 miljoen jaar kan duren. Aan de andere kant verwachten optimisten dat Betelgeuse binnen enkele decennia helder zal gloeien – volgens hun berekeningen zou de ster al zijn ontploft. Omdat Betelgeuze 550 lichtjaar van ons verwijderd is. Het duurt dus 550 jaar voordat het licht de aarde bereikt. Als we het als een supernova aan de hemel zouden zien oplichten, dan zou deze explosie eigenlijk een half millennium geleden hebben plaatsgevonden.

Betelgeuze is een rode reuzenster die 19 keer zo zwaar is als onze zon – dus zijn lot is anders. Wanneer onze zon haar voorraad kernenergie opgebruikt, trekt ze – na een korte periode van inflatie – samen om een ​​witte dwergster te vormen, die gedurende miljarden jaren langzaam afkoelt. Sterren schijnen vooral omdat atoomkernen erin samensmelten bij hoge temperaturen en hoge drukken. Bij deze kernfusie komt veel energie vrij, die we vervolgens ontvangen in de vorm van licht en warmte. In de zon fuseert waterstof tot helium en wanneer waterstof op is, verandert helium weer in koolstof.

De rode reuzenster is ongeveer 760 keer zo zwaar als de zon

In een massieve ster als Betelgeuse zijn de temperatuur en druk veel groter dan in de zon. En daarom is – in tegenstelling tot onze zon – het einde van kernfusie van koolstof nog niet bereikt: koolstofkernen kunnen samensmelten tot zwaardere elementen, voornamelijk neon en natrium. Tijdens deze fase zet de ster uit tot een rode reus: Betelgeuse, ongeveer 760 keer zo zwaar als de zon. Ten opzichte van ons zonnestelsel zullen de banen van de binnenplaneten Mercurius, Venus, Aarde en Mars verborgen zijn in de ster. Maar de koolstofvoorraden raken uiteindelijk op.

Hoewel de zon op dit punt genoeg interne druk heeft om de zwaartekracht in evenwicht te houden, heeft Betelgeuse te veel massa: de kern van de ster stort in onder zijn eigen zwaartekracht en vormt een neutronenster – slechts twintig kilometer of een zeer groot lichaam dicht opeengepakt met materie. Zoals in de kernen van atomen. Een theelepel neutronenstermaterie kan op aarde ongeveer een miljard ton wegen. De dichtheid en druk zijn zo groot dat de elektronen van de atomen in de kern van het atoom worden geperst en daar combineren met protonen om neutronen te vormen – de hele ster bestaat alleen uit dicht op elkaar gepakte neutronen, vandaar de naam. De ineenstorting van het binnenste van de ster veroorzaakt tegelijkertijd een externe schokgolf die het buitenoppervlak van de ster verscheurt in een gewelddadige explosie.

Lees hier ook over

In 2019 heeft Betelgeuze astronomen enthousiast gemaakt

Betelgeuse, zo blijkt, explodeert als een heldere supernova aan het einde van de evolutie. De vraag blijft: wanneer zal het zijn? Betelgeuze is een veranderlijke ster. De helderheid fluctueert met tussenpozen en onvoorspelbaar – een teken van ouderdom. Betelgeuze is echter altijd een van de tien helderste sterren aan de hele hemel gebleven. Maar in oktober 2019 was Betelgeuze onverwacht aan het groeien en afnemen, waardoor astronomen zich zorgen maakten: zou dat een voorbode kunnen zijn van zijn explosie? De helderheid daalde tot ongeveer 40 procent en was daarmee lager dan ooit. Betelgeuze werd niet eens gerekend tot de twintig helderste sterren. Maar uiteindelijk nam de helderheid weer toe en bereikte in april 2020 weer normale waarden.

Waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop gaven eindelijk een verklaring voor Betelgeuze’s verrassende “Great Dimming”: de ster lijkt een enorme wolk van materiaal de ruimte in te hebben gestuurd, waarin zich als gevolg van afkoeling een grote hoeveelheid stof heeft gevormd – en dit stof , zoals gezien vanaf de aarde, blokkeert veel van het sterlicht. Dit gaf alle duidelijkheid, de uitbarsting in Betelgeuse lijkt niet aanstaande.

Hoe lang duurt het voordat Betelgeuse ontploft? 1,5 miljoen jaar?

Volgens deskundigen kan het tien- tot honderdduizend jaar duren. Misschien langer, beweerde een onderzoeksteam onder leiding van Ralf Neuhauser van de Universiteit van Jena een jaar geleden. Om meer kennis over Betelgeuze op te doen, sloegen de onderzoekers een ongebruikelijke weg in: ze zagen de ster niet met steeds betere telescopen, maar bestudeerden de historische teksten waarin Betelgeuze wordt genoemd. De vraag die Neuhäuser en zijn collega’s nastreefden was: was Betelgeuze altijd een duidelijk rode ster zoals het nu is? Antwoord: Nee. Rond 100 voor Christus beschreef de Chinese astronoom Sima Qian Betelgeuze als geel. En de Romeinse wetenschapper Hyginus schreef honderd jaar later dat Betelgeuze geeloranje was, net als de planeet Saturnus.

“Uit een verklaring van de Deense astronoom Tycho Brahe kan worden geconcludeerd dat Betelgeuze de Aldebaran-ster in de 16e eeuw in roodheid had ingehaald”, meldt Neuhäuser – de huidige Betelgeuze is bijna net zo rood als Antares, de helderste ster in het sterrenbeeld Scorpius. Dienovereenkomstig is Betelgeuze in de afgelopen 2000 jaar dramatisch van kleur veranderd – voor de onderzoekers een teken dat het in deze tijd pas in een rode reus is geëvolueerd. Dit zou hem verder van het einde van kernfusie brengen dan eerder werd gedacht. Volgens Neuhäuser zal hij pas over 1,5 miljoen jaar als supernova ontploffen.

Zou er binnen enkele decennia een supernova kunnen zijn?

Onlangs kwam een ​​onderzoeksteam uit Japan en Zwitserland tot een heel andere conclusie. “Betelgeuze bevindt zich in de laatste fase van koolstofverbranding”, schreef Hideyuki Sayo van Tohoku University en collega’s in het prestigieuze tijdschrift. Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society De studie gepresenteerd. De ster is dus een goede kandidaat voor de volgende supernova in de Melkweg – en hij zou binnen enkele decennia kunnen oplichten.

Het team vergeleek de trillingen, temperatuur en helderheid van Betelgeuse gemeten met een telescoop met theoretische modellen van de evolutie van sterren. De onderzoekers vonden de beste overeenkomst voor een ster met een massa van 11 keer de zon, waarbij bijna alle koolstof al is opgebruikt. “Wanneer de koolstof in de kern op is, kan binnen enkele decennia ineenstorting en de resulterende supernova-explosie worden verwacht”, zeggen de onderzoekers.

Daarom is het de moeite waard om op Betelgeuze te letten om snel veranderingen te detecteren. Zijn supernova-explosie zou ook voor gewone mensen verbazingwekkend zijn: de ster zou dan zo helder kunnen schijnen als de volle maan en duidelijk zichtbaar zijn aan de hemel overdag. (dpa)