Wat maakt een ster een rode superreus?

Rode superreuzen behoren tot de grootste sterren aan de hemel. Ze beginnen niet op die manier, maar naarmate verschillende soorten sterren ouder worden, ondergaan ze veranderingen die ze groot maken ... en rood. Het hoort allemaal bij het sterleven en sterrendood. 

Rode superreuzen definiëren 

Wanneer astronomen naar de grootste sterren (in volume) in het universum kijken, zien ze heel veel rode superreuzen. Deze kolossen zijn echter niet noodzakelijk - en bijna nooit - de grootste massa sterren. Het blijkt dat ze een laat stadium van het bestaan ​​van een ster zijn en ze verdwijnen niet altijd rustig weg. 

Een rode superreus maken

Hoe ontstaan ​​rode superreuzen? Om te begrijpen wat ze zijn, is het belangrijk om te weten hoe sterren in de loop van de tijd veranderen. Sterren doorlopen hun hele leven specifieke stappen. De veranderingen die ze ervaren worden "stellaire evolutie" genoemd. Het begint met stervorming en jeugdige sterrenkap. Nadat ze in een wolk van gas en stof zijn geboren en vervolgens waterstoffusie in hun kernen ontsteken, leven sterren meestal op iets dat astronomen de "hoofdreeks" noemen. Tijdens deze periode zijn ze in hydrostatisch evenwicht. Dat betekent dat de kernfusie in hun kernen (waar ze waterstof samensmelten om helium te creëren) voldoende energie en druk levert om te voorkomen dat het gewicht van hun buitenste lagen naar binnen instort.

Wanneer massieve sterren rode superreuzen worden

Een high-mass star (vele malen massiever dan de zon) doorloopt een soortgelijk, maar een iets ander proces. Het verandert drastischer dan zijn zonachtige broers en zussen en wordt een rode superreus. Vanwege de hogere massa leidt de snel verhoogde temperatuur, wanneer de kern instort na de waterstofverbrandingsfase, zeer snel tot de fusie van helium. De snelheid van heliumfusie gaat overdrive, en dat destabiliseert de ster.

Een enorme hoeveelheid energie duwt de buitenste lagen van de ster naar buiten en verandert in een rode superreus. In dit stadium wordt de zwaartekracht van de ster opnieuw in evenwicht gehouden door de immense externe stralingsdruk veroorzaakt door de intense heliumfusie die plaatsvindt in de kern.

De ster die verandert in een rode superreus doet dat tegen een vergoeding. Het verliest een groot percentage van zijn massa in de ruimte. Als gevolg hiervan zijn rode superreuzen als de grootste sterren in het universum gerekend, maar niet de meest massieve omdat ze massa verliezen naarmate ze ouder worden, zelfs als ze naar buiten groeien.

Eigenschappen van rode superreuzen

Rode superreuzen zien er rood uit vanwege hun lage oppervlaktetemperaturen. Ze variëren van ongeveer 3.500 - 4.500 Kelvin. Volgens de wet van Wien is de kleur waarbij een ster het sterkst uitstraalt direct gerelateerd aan de oppervlaktetemperatuur. Dus, terwijl hun kernen extreem heet zijn, verspreidt de energie zich over het interieur en het oppervlak van de ster en hoe meer oppervlak, hoe sneller het kan afkoelen. Een goed voorbeeld van een rode superreus is de ster Betelgeuse, in het sterrenbeeld Orion.

De meeste sterren van dit type liggen tussen de 200 en 800 keer de straal van onze zon. De grootste sterren in ons sterrenstelsel, alle rode superreuzen, zijn ongeveer 1500 keer zo groot als onze thuisster. Vanwege hun enorme grootte en massa, hebben deze sterren een ongelooflijke hoeveelheid energie nodig om ze te ondersteunen en zwaartekrachtinstorting te voorkomen. Als gevolg hiervan branden ze hun nucleaire brandstof zeer snel door en de meeste leven slechts enkele tientallen miljoenen jaren (hun leeftijd hangt af van hun werkelijke massa).

Andere soorten superreuzen

Hoewel rode superreuzen de grootste soorten sterren zijn, zijn er andere soorten superreuzen. In feite is het gebruikelijk voor sterren met een hoge massa, zodra hun fusieproces voorbij waterstof gaat, dat ze heen en weer schommelen tussen verschillende vormen van superreuzen. Specifiek gele superreuzen worden op weg naar blauwe superreuzen en weer terug.

Hypergiants

De meest massieve superreussterren staan ​​bekend als hypergianten. Deze sterren hebben echter een heel losse definitie, ze zijn meestal gewoon rode (of soms blauwe) superreussterren die de hoogste orde hebben: de meest massieve en de grootste.

De dood van een rode superreus

Een ster met een zeer grote massa zal oscilleren tussen verschillende superreusstadia terwijl hij zwaardere en zwaardere elementen in zijn kern samensmelt. Uiteindelijk zal het al zijn nucleaire brandstof uitputten die de ster aandrijft. Wanneer dat gebeurt, wint de zwaartekracht. Op dat moment is de kern voornamelijk ijzer (waarvoor meer energie nodig is om te smelten dan de ster) en kan de kern de stralingsdruk niet langer verdragen en begint deze in te storten.

De opeenvolgende cascade van evenementen leidt uiteindelijk tot een Type II supernova-evenement. Achtergelaten zal de kern van de ster zijn, samengedrukt vanwege de immense zwaartekracht in een neutronenster; of in het geval van de meest massieve sterren, wordt een zwart gat gemaakt.

Hoe sterren van het zonnetype evolueren

Mensen willen altijd weten of de zon een rode superreus wordt. Voor sterren met de grootte van de zon (of kleiner) is het antwoord nee. Ze gaan echter wel door een rode gigantische fase en het komt me redelijk bekend voor. Wanneer ze zonder waterstof komen te zitten, beginnen hun kernen in te storten. Dat verhoogt de kerntemperatuur behoorlijk, wat betekent dat er meer energie wordt gegenereerd om uit de kern te ontsnappen. Dat proces duwt het buitenste deel van de ster naar buiten en vormt een rode reus. Op dat moment zou een ster uit de hoofdreeks zijn verdwenen. 

De ster pufft mee en de kern wordt heter en heter, en uiteindelijk begint het helium te smelten tot koolstof en zuurstof. Gedurende al die tijd verliest de ster massa. Het blaast lagen van zijn buitenatmosfeer op in wolken die de ster omringen. Uiteindelijk krimpt wat er van de ster over is om een ​​langzaam afkoelende witte dwerg te worden. De stofwolk eromheen wordt een "planetaire nevel" genoemd en deze verdwijnt geleidelijk. Dit is een veel zachtere 'dood' dan massieve sterren die hierboven zijn besproken ervaren wanneer ze exploderen als supernova. 

Uitgegeven door Carolyn Collins Petersen.