Een superzware, extreem heldere blauwe ster lijkt verdwenen in het niets. In 2011 werd zijn licht nog gezien, maar sinds 2019 ontbreekt ieder spoor. Mogelijk is de ster ingestort tot een zwart gat, zonder dat er eerst een kenmerkende supernova-explosie plaatsvond, stellen astronomen voor.
De superzware ster, die zich in het Kinman-dwergstelsel in het sterrenbeeld Waterman bevond, werd van 2001 tot 2011 door verschillende onderzoeksgroepen geobserveerd. Dit sterrenstelsel is met een afstand van ongeveer 75 miljoen lichtjaar te ver weg om individuele sterren te onderscheiden. Maar in het licht van het sterrenstelsel was de ‘vingerafdruk’ te herkennen van een zogeheten lichtsterke blauwe variabele ster, die ongeveer 2,5 miljoen keer zo helder is als de zon.
Niets te zien
‘We wilden deze ster in 2019 nogmaals bekijken omdat hij in een ver sterrenstelsel staat, waar de omstandigheden anders zijn dan in de Melkweg. Er zijn bijvoorbeeld minder zware elementen’, mailt astrofyicus Andrew Allan van Trinity College Dublin. ‘We willen weten of superzware sterren zich daar op een andere manier ontwikkelen.’
Maar toen de astronomen het ESPRESSO-meetinstrument van de Very Large Telescope (VLT) op het Kinman-stelsel richtte voor vervolgonderzoek, konden ze de vingerafdruk van de heldere, blauwe ster niet vinden. Ze herhaalden de metingen; nog steeds niets. Om zeker van hun zaak te zijn, schakelden ze een ander meetinstrument in, genaamd X-Shooter. De ster bleef spoorloos.
Spannende verdwijning
Je zou verwachten dat de astronomen teleurgesteld waren, maar nee. ‘We waren erg blij toen we dit ontdekten’, zegt Allan. Een mysterieuze verdwijning van een ster is veel spannender dan een routineuze meting.
De astronomen besloten de eerdere metingen van het sterrenstelsel uit te pluizen om een verklaring te vinden. Ze concluderen dat het waarschijnlijk een ster is van 85 tot 120 keer de massa van de zon. Hij bevindt zich in het onstuimige einde van zijn leven waarbij hij extreem helder oplicht en veel massa kwijtraakt.
De verwachting is dat zo’n ster op een bepaald moment uitbarst in een supernova-explosie waarbij de kern in elkaar stort tot een zwart gat of een neutronenster. Maar zo’n explosie is niet gezien.
Geen explosie
Via modellen vonden de astronomen twee verklaringen. De ster kan een kleinere uitbarsting gehad hebben waarna de ster minder helder werd. Als de ster dan ook nog werd verduisterd door stof, zou dat de schijnbare verdwijning verklaren.
De tweede verklaring is spannender. Daarbij is de zware ster ineengestort tot een zwart gat, zonder supernova-explosie. Dat zou bijzonder zijn.
‘Het is spannend en interessant onderzoek’, zegt Manos Zapartas, van de Universiteit van Genève, die er niet betrokken bij was. ‘Recent zijn er theoretische argumenten en mogelijk observationeel bewijs naar voren gebracht dat sommige zware sterren zonder explosie kunnen instorten tot een zwart gat. Maar er wordt nog steeds over gedebatteerd in de astronomische gemeenschap of dit proces daadwerkelijk in de natuur plaatsvindt.’
Inzooming op het Kinman-dwergstelsel waarin een heldere, blauwe ster op mysterieuze wijze is verdwenen. Aan het eind wordt een animatie getoond die laat zien hoe deze ster er voor zijn verdwijning kan hebben uitgezien. Bron: ESO/L. Calçada, Digitized Sky Survey 2, N. Risinger (skysurvey.org), NASA, ESA/Hubble, J. Andrews (U. Arizona), muziek: Konstantino Polizois
‘Als aangetoond kan worden dat deze verdwijning inderdaad een zwart gat heeft achtergelaten, zou dat een belangrijke stap zijn om ons begrip van deze zware sterren te vergroten, vooral in omgevingen met weinig zware elementen. Ook zou het inzicht geven in de oorsprong van zwarte gaten.’
Warme stofwolk
Nieuwe metingen kunnen het mysterie mogelijk oplossen. ‘Binnenkort gaan we het sterrenstelsel bekijken met de Hubble-ruimtetelescoop’, vertelt Allan. ‘Als ook Hubble minder licht vanuit het sterrenstelsel ziet, is de ster waarschijnlijk echt verdwenen.’
Daarnaast willen de astronomen naar het infrarode licht van het sterrenstelsel kijken om te bepalen of de superzware ster verscholen gaat achter een stofwolk. Als dit het geval is, zal die wolk opwarmen door het sterrenlicht. Het opgewarmde stof zal dan meetbare infraroodstraling uitzenden.
‘Nu lijken beide verklaringen me even waarschijnlijk’, zegt Allen. ‘Ik wacht op de vervolgmetingen voordat ik de ene verkies boven de andere.’
