Bij recent onderzoek is nieuw geval ontdekt van een uitgeputte zware ster die – ondanks zijn grote massa – geen supernova-explosie heeft ondergaan, maar wel een zwart gat heeft gevormd. De gebeurtenis speelde zich af in het Andromedastelsel (M31) – de grootste ‘buur’ van ons Melkwegstelsel (arXiv). Een ster bestaat uit lichtgevend plasma dat voornamelijk uit waterstof bestaat. De druk en temperatuur in zo’n hemellichaam is dermate hoog dat er kernfusiereacties plaatsvinden, waarbij enorme hoeveelheden energie worden geproduceerd. Maar de waterstofvoorraad van een ster is eindig – zelfs wanneer hij ongeveer acht keer zoveel massa heeft als onze zon. Zodra de waterstof in zo’n zware ster begint op te raken, leggen de zwakker wordende kernfusiereacties het af tegen de zwaartekracht en stort de sterkern in elkaar. Doorgaans resulteert dit in een supernova-explosie waarbij de ster wordt vernietigd en een zwart gat of een neutronenster achterblijft. Maar bij de ster M31-2014-DS1 liep het anders. In 2014 merkten astronomen op dat M31-2014-DS1 gestaag helderder werd en dat vervolgens nog duizend dagen bleef. Maar in de duizend dagen daarna nam zijn helderheid sterk af. Volgens postdoc Kishalay De van het Massachusetts Institute of Technology en zijn co-auteurs had de ster bij zijn ontstaan ongeveer twintig keer zoveel massa als de zon. Aan het eind was daar nog maar zes à zeven zonsmassa’s van over. Hun waarnemingen suggereren dat de ster is omgeven door een recent uitgestoten schil van stof, alhoewel er geen heldere supernova-explosie lijkt te hebben plaatsgevonden. Maar wat kan ervoor zorgen dat een zware ster niet als supernova explodeert, terwijl hij daar wel genoeg massa voor heeft? Supernovae zijn complexe gebeurtenissen. De dichtheid in de instortende kern van de ster is zo extreem hoog, dat elektronen gedwongen worden om zich met protonen te verenigen – een proces waarbij zowel neutronen als neutrino’s ontstaan. Dit resulteert in een krachtige uitbarsting van neutrino’s: de zogeheten neutrinoschok. Zo’n neutrinoschok valt altijd stil, maar soms leeft hij weer op. En als dat gebeurt, veroorzaakt hij een explosie die zo heftig is dat het buitenste omhulsel van de ster wordt weggeblazen. Als de neutrinoschok niet stilvalt, stort de ster ineen en vormt zich een zwart gat. Dat laatste lijkt in het geval van M31-2014-DS1 te zijn gebeurd. Dat leiden Kishalay De en zijn collega’s af uit het feit dat de hoeveelheid materiaal die door de ster werd uitgestoten veel geringer was dan bij een normale supernova: het grootste deel van de stermaterie – ongeveer vijf zonsmassa’s – is op de sterkern gestort. Daarbij werd de maximummassa van een neutronenster overschreden en vormde zich een zwart gat van ongeveer zesenhalve zonsmassa. M31-2014-DS1 is overigens niet de enige mislukte supernova die we kennen. In 2009 ontdekten astronomen er ook al eentje (N6946-BH1) in het zogeheten Vuurwerkstelsel. (EE) (Image credit: NASA/ESA/P. Jeffries (STScI)
