Blauwe superreuzen: Behemoths of the Galaxies

De zeer massieve ster R136a1 bevindt zich in dit stervormingsgebied in de Grote Magelhaense Wolk (een buurstelsel van de Melkweg). Het is een van de vele blauwe superreuzen in dit deel van de lucht. NASA/ESA/STScI

Er zijn veel verschillende soorten sterren die astronomen bestuderen. Sommigen leven lang en bloeien, terwijl anderen snel worden geboren. Die leven relatief korte stellaire levens en sterven een explosieve dood na slechts enkele tientallen miljoenen jaren. Blauwe superreuzen behoren tot die tweede groep. Ze zijn verspreid over de nachtelijke hemel. De heldere ster Rigel in Orion is er bijvoorbeeld een en er zijn verzamelingen van hen in de harten van massieve stervormingsgebieden zoals de cluster R136 in de Grote Magelhaense Wolk .

Rigel, rechtsonder te zien in het sterrenbeeld Orion de Jager, is een blauwe superreus. Luke Dodd/Science Photo Library/Getty Images

Wat maakt een blauwe superreus tot wat het is?

Blauwe superreuzen worden massaal geboren. Zie ze als de 800-pond gorilla's van de sterren. De meeste hebben minstens tien keer de massa van de zon en vele zijn nog massievere kolossen. De meest massieve kunnen 100 zonnen (of meer!) opleveren.

Een ster die enorm is, heeft veel brandstof nodig om helder te blijven. Voor alle sterren is waterstof de primaire nucleaire brandstof. Wanneer ze geen waterstof meer hebben, beginnen ze helium in hun kernen te gebruiken, waardoor de ster heter en helderder gaat branden. De resulterende hitte en druk in de kern zorgen ervoor dat de ster opzwelt. Op dat moment nadert de ster het einde van zijn leven en zal binnenkort (op tijdschalen van de universum hoe dan ook) ervaar een supernova evenement.

Een diepere kijk op de astrofysica van een blauwe superreus

Dat is de samenvatting van een blauwe superreus. Een beetje dieper graven in de wetenschap van dergelijke objecten onthult veel meer details. Om ze te begrijpen, is het belangrijk om de fysica te kennen van hoe sterren werken. Dat is een wetenschap genaamd astrofysica . Het onthult dat sterren het overgrote deel van hun leven doorbrengen in een periode die wordt gedefinieerd als 'op de' hoofdreeks '. In deze fase zetten sterren waterstof in hun kernen om in helium via het kernfusieproces dat bekend staat als de proton-protonketen. Sterren met een hoge massa kunnen ook de koolstof-stikstof-zuurstofcyclus (CNO) gebruiken om de reacties te stimuleren.

Als de waterstofbrandstof eenmaal op is, zal de kern van de ster echter snel instorten en opwarmen. Dit zorgt ervoor dat de buitenste lagen van de ster naar buiten toe uitzetten vanwege de verhoogde warmte die in de kern wordt gegenereerd. Voor sterren met een lage en middelzware massa zorgt die stap ervoor dat ze evolueren naar rode reus s, terwijl sterren met een hoge massa worden rode superreuzen .

Het sterrenbeeld Orion bevat de rode superreus Betelgeuze (de rode ster in de linkerbovenhoek van het sterrenbeeld). Hij staat op het punt te ontploffen als een supernova -- het eindpunt van massieve sterren. Rogelio Bernal Andrew, CC By-SA

In sterren met een hoge massa beginnen de kernen helium in een snel tempo te fuseren tot koolstof en zuurstof. Het oppervlak van de ster is rood, wat volgens Weense wet , is een direct gevolg van een lage oppervlaktetemperatuur. Hoewel de kern van de ster erg heet is, wordt de energie verspreid door het binnenste van de ster en over het ongelooflijk grote oppervlak. Hierdoor is de gemiddelde oppervlaktetemperatuur slechts 3.500 - 4.500 Kelvin.

Omdat de ster zwaardere en zwaardere elementen in zijn kern samensmelt, kan de fusiesnelheid enorm variëren. Op dit punt kan de ster tijdens perioden van langzame fusie in zichzelf inkrimpen en vervolgens een blauwe superreus worden. Het is niet ongewoon dat zulke sterren tussen de rode en blauwe superreuzenstadia heen en weer schommelen voordat ze uiteindelijk supernova worden.

Een Type II-supernovagebeurtenis kan plaatsvinden tijdens de rode superreusfase van de evolutie, maar het kan ook gebeuren wanneer een ster evolueert tot een blauwe superreus. Bijvoorbeeld Supernova 1987a in de Grote Magelhaense Wolk was de dood van een blauwe superreus.

Eigenschappen van blauwe superreuzen

Terwijl rode superreuzen de grootste sterren , elk met een straal tussen 200 en 800 keer de straal van onze zon, zijn blauwe superreuzen beslist kleiner. De meeste zijn minder dan 25 zonnestralen. In veel gevallen bleken ze echter enkele van de meest massief in het universum. (Het is de moeite waard om te weten dat massief zijn niet altijd hetzelfde is als groot zijn. Sommige van de meest massieve objecten in het universum - zwarte gaten - zijn heel, heel klein.) Blauwe superreuzen hebben ook zeer snelle, dunne stellaire winden die wegblazen in ruimte.

De dood van blauwe superreuzen

Zoals we hierboven vermeldden, zullen superreuzen uiteindelijk als supernova sterven. Als ze dat doen, kan de laatste fase van hun evolutie zo neutronenster (pulsar) of zwart gat . Supernova-explosies laten ook prachtige wolken van gas en stof achter, supernovaresten genoemd. De bekendste is de Krabnevel , waar duizenden jaren geleden een ster explodeerde. Het werd zichtbaar op aarde in het jaar 1054 en is vandaag de dag nog steeds te zien door een telescoop. Hoewel de stamvader van de Krab misschien geen blauwe superreus was, illustreert hij het lot dat zulke sterren wacht als ze het einde van hun leven naderen.

Hubble Space Telescope-opname van de Krabnevel. NASA

Bewerkt en bijgewerkt doorCarolyn Collins Petersen.