Blue Supergiant Stars Behemoths of the Galaxies

Er zijn veel verschillende soorten sterren die astronomen bestuderen. Sommigen leven lang en bloeien terwijl anderen op het snelle spoor worden geboren. Die leven een relatief kort sterleven en sterven na slechts enkele tientallen miljoenen jaren explosief. 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 collecties van hen in het hart van massieve stervormende regio's zoals het cluster R136 in de Grote Magelhaense Wolk. 

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

Wat maakt een blauwe superreus wat het is? 

Blauwe superreuzen worden enorm geboren. Zie ze als de 800 pond gorilla's van de sterren. De meeste hebben ten minste tien keer de massa van de zon en velen zijn zelfs nog massievere kolossen. De meest massieve kunnen 100 zonnen maken (of meer!).

Een ster die enorm groot is, heeft veel brandstof nodig om helder te blijven. Voor alle sterren is de primaire nucleaire brandstof waterstof. Wanneer ze geen waterstof meer hebben, beginnen ze helium in hun kernen te gebruiken, waardoor de ster heter en helderder brandt. 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 het universum hoe dan ook) een supernova-evenement meemaken.

Een diepere blik op de astrofysica van een blauwe superreus

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

Zodra de waterstofbrandstof weg is, zal de kern van de ster snel instorten en opwarmen. Dit zorgt ervoor dat de buitenste lagen van de ster naar buiten uitzetten als gevolg van de verhoogde warmte die in de kern wordt gegenereerd. Voor sterren met een lage en gemiddelde massa zorgt die stap ervoor dat ze evolueren naar rode reuzen, terwijl sterren met een hoge massa rode superreuzen worden.

Het sterrenbeeld Orion bevat de rode superreus ster Betelgeuse (de rode ster linksboven in het sterrenbeeld. Het zal als een supernova exploderen - het eindpunt van massieve sterren. Rogelio Bernal Andreo, CC By-SA.30

In sterren met een hoge massa beginnen de kernen helium snel tot koolstof en zuurstof te smelten. Het oppervlak van de ster is rood, wat volgens de wet van Wien een direct gevolg is van een lage oppervlaktetemperatuur. Hoewel de kern van de ster erg heet is, wordt de energie verspreid door het interieur van de ster en zijn ongelooflijk grote oppervlakte. Als een resultaat is de gemiddelde oppervlaktetemperatuur slechts 3.500 - 4.500 Kelvin.

Omdat de ster zwaardere en zwaardere elementen in zijn kern smelt, kan de fusiesnelheid enorm variëren. Op dit punt kan de ster zichzelf samentrekken tijdens perioden van langzame fusie en vervolgens een blauwe superreus worden. Het is niet ongewoon dat dergelijke sterren oscilleren tussen de rode en blauwe superreusstadia voordat ze uiteindelijk supernova worden.

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

Eigenschappen van blauwe superreuzen

Hoewel rode superreuzen de grootste sterren zijn, 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. Ze zijn echter in veel gevallen een van de meest massieve in het universum gebleken. (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 wegwaaien in ruimte. 

De dood van blauwe superreuzen

Zoals we hierboven vermeldden, zullen superreuzen uiteindelijk sterven als supernova's. Als ze dat doen, kan het laatste stadium van hun evolutie zijn als een neutronenster (pulsar) of zwart gat. Supernova-explosies laten ook prachtige wolken 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 nog steeds zichtbaar door een telescoop. Hoewel de voorvaderster van de Krab misschien geen blauwe superreus is geweest, illustreert het het lot dat op zulke sterren wacht als ze aan het einde van hun leven zijn.

Hubble Space Telescope-afbeelding van de Krabnevel. NASA

Bewerkt en bijgewerkt door Carolyn Collins Petersen.