Wetenschappers staan voor een raadsel: de zware ster lijkt in rook te zijn opgegaan.

Tussen 2001 en 2011 hebben onderzoekers een instabiele, massarijke ster die deel uitmaakt van het Kinman-dwergstelsel bestudeerd. De waarnemingen wezen erop dat deze ster zich in zijn eindstadium bevond. En dus leek deze ster een perfect onderzoeksobject om te achterhalen hoe zeer massarijke sterren de dood vinden. Maar toen onderzoekers in 2019 hun telescoop op het verre sterrenstelsel richtten, konden ze ineens de ster niet meer terugvinden. “Tot onze verrassing kwamen we erachter dat de ster verdwenen was!” roept onderzoeker Andrew Allan uit.

De ster
Het Kinman-dwergstelsel bevindt zich op ongeveer 75 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Waterman. Hoewel dit te ver weg is om het licht van het sterrenstelsel op te splitsen in individuele sterren, kunnen onderzoekers wel de signaturen van sommige sterren detecteren. Tussen 2001 en 2011 vertoonde het licht van het sterrenstelsel duidelijke aanwijzingen dat zich hier een lichtsterke, blauwe variabele ster bevond; een type van zeer zware, grote sterren (ook wel hyperreuzen genoemd). Sterren van dit type zijn instabiel en vertonen soms dramatische veranderingen, zowel in hun spectra als in helderheid. De betreffende ster was destijds ongeveer 2,5 miljoen keer zo helder als onze zon.



Deze animatie laat zien hoe de lichtsterke blauwe variabele in het Kinman-dwergstelsel er vóór zijn geheimzinnige verdwijning kan hebben uitgezien.

Verdwenen
In augustus 2019 besloten astronomen het ESPRESSO-instrument op de ster te richten, waarbij de vier 8-meter telescopen van de Very Large Telescope (VLT) gelijktijdig werden gebruikt. Maar tot hun grote verbazing slaagden ze er niet in om de heldere ster op te sporen. Een paar maanden later deed het team een nieuwe poging met ESO’s X-shooter-instrument. En opnieuw bleef de ster spoorloos. De zware ster bleek op mysterieuze wijze te zijn verdwenen. “Dat zo’n massarijke ster verdwijnt zonder een heldere supernova-explosie te hebben geproduceerd, zou uitermate ongebruikelijk zijn,” zegt Allan. 

Oudere gegevens
De onderzoekers lieten het er niet bij zitten en haalden er oudere gegevens bij die met X-shooter en het UVES-instrument van ESO’s Very Large Telescope en telescopen elders zijn verkregen. “Dit stelde ons in staat om gegevens van het object te vinden die tussen 2002 en 2009 waren verzameld,” vertelt onderzoeker Andrea Mehner. En dat bracht het team een stapje dichterbij de oplossing. “Met name de vergelijking van de hoge-resolutie UVES-spectra uit 2002 met onze gegevens die in 2019 met ESO’s nieuwste hoge-resolutie spectrograaf ESPRESSO zijn verzameld waren veelzeggend,” gaat Mehner verder. “Zowel in astronomisch als in instrumenteel opzicht.” De oude gegevens wezen erop dat de ster in het Kinman-dwergstelsel mogelijk een krachtige uitbarsting heeft ondergaan die waarschijnlijk ergens na 2011 is geëindigd. Lichtsterke blauwe variabelen zoals deze vertonen in de loop van hun bestaan vaak reusachtige uitbarstingen, waardoor ze in korte tijd veel massa kwijtraken en hun helderheid sterk toeneemt.


Verklaringen
Op basis van de waarnemingen en modelberekeningen stellen de onderzoekers nu twee theorieën voor die de verdwijning van de ster en het ontbreken van een supernova in relatie tot deze mogelijke uitbarsting kunnen verklaren. Mogelijk is de lichtsterke blauwe variabele door de uitbarsting veranderd in een minder heldere ster, die ook nog eens deels door stof wordt verduisterd. De tweede theorie luidt dat de ster ineengestort is tot een zwart gat, zonder dat daar een supernova-explosie aan voorafging. Dat zou echter wel een ontzettend zeldzame gebeurtenis zijn: voor zover we weten sluiten zware sterren namelijk hun bestaan af met een supernova. “Als dit toch zo is, zou dat de eerste, directe detectie van een monsterster zijn die zijn leven op deze manier afsluit,” aldus Allan.

Er is meer onderzoek nodig om te achterhalen welk lot de ster precies is ondergaan. We moeten daarvoor echter wachten op de Extremely Large Telescope (ELT) die ESO momenteel in de Atacama-woestijn aan het bouwen is. Dit wordt de grootste optische/nabij-infraroodtelescoop ter wereld, gemaakt om het onvoorstelbare te ontdekken. Deze telescoop zal in staat zijn om verre sterrenstelsels zoals het Kinman-dwergstelsel in afzonderlijke sterren te scheiden. En dat zal de oplossing voor dit kosmische mysterie dichterbij brengen.

Over de ELT
De Extremely Large Telescope krijgt een primaire spiegel met een diameter van zo’n 39 meter. Die hoofdspiegel bestaat uit 798 segmenten en die moeten samen een perfecte spiegel vormen. Als dat lukt, is deze telescoop tot grootse dingen in staat. Er zijn drie hoofddoelen. Het belangrijkste doel is om te proberen om de eigenschappen van de atmosferen van aardachtige planeten te meten. Daarnaast zal de telescoop in staat zijn om verder dan ooit van zich af te kijken, waardoor deze zelfs zwakke lichtpuntjes aan de rand van het zichtbare heelal kan waarnemen. Naar verwachting kan de ELT ons dan ook meer vertellen over de eerste sterren en sterrenstelsels die kort na de oerknal ontstonden en dus een licht werpen op de evolutie van het universum. Ten slotte zal de ELT in staat zal zijn om het licht van nabije sterrenstelsels op te splitsen in het licht van individuele sterren. Zo kunnen we bijvoorbeeld meer leren over hoe Melkwegstelsels in onze eigen achtertuin gevormd zijn.