Betelgeuze staat de laatste tijd in het middelpunt van veel media-aandacht. De rode superreus nadert het einde van zijn leven, en wanneer een ster met meer dan 10 keer de massa van de zon sterft, het gaat op spectaculaire wijze uit. Met zijn helderheid die onlangs is gedaald tot het laagste punt in de afgelopen honderd jaar, veel ruimte-enthousiastelingen zijn opgewonden dat Betelgeuze binnenkort supernova kan worden, exploderen in een oogverblindend scherm dat zelfs bij daglicht zichtbaar zou kunnen zijn.

Terwijl de beroemde ster in de schouder van Orion waarschijnlijk binnen de komende miljoen jaar zal sterven - praktisch een paar dagen in kosmische tijd - beweren wetenschappers dat het dimmen te wijten is aan het pulseren van de ster. Het fenomeen komt relatief veel voor bij rode superreuzen, en Betelgeuze is al tientallen jaren bekend om in deze groep te zijn.

Toevallig, onderzoekers van UC Santa Barbara hebben al voorspellingen gedaan over de helderheid van de supernova die zou ontstaan ​​als een pulserende ster als Betelgeuze explodeert.

Afgestudeerde natuurkundestudent Jared Goldberg heeft een studie gepubliceerd met Lars Bildsten, directeur van het Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) van de campus en Gluck Professor of Physics, en KITP Senior Fellow Bill Paxton die in detail beschrijft hoe de pulsatie van een ster de daaropvolgende explosie zal beïnvloeden wanneer deze het einde bereikt. Het papier verschijnt in de Astrofysisch tijdschrift .

"We wilden weten hoe het eruit ziet als een pulserende ster explodeert in verschillende fasen van pulsatie, " zei Goudberg, een afgestudeerde onderzoeker van de National Science Foundation. "Eerdere modellen zijn eenvoudiger omdat ze geen rekening houden met de tijdsafhankelijke effecten van pulsaties."

Wanneer een ster ter grootte van Betelgeuze eindelijk geen materiaal meer heeft om in het midden te smelten, het verliest de uiterlijke druk die ervoor zorgde dat het niet bezweek onder zijn eigen immense gewicht. De resulterende instorting van de kern gebeurt in een halve seconde, veel sneller dan het oppervlak van de ster en de gezwollen buitenste lagen nodig hebben om op te merken.

Als de ijzeren kern instort vallen de atomen uiteen in elektronen en protonen. Deze combineren om neutronen te vormen, en daarbij komen hoogenergetische deeltjes vrij die neutrino's worden genoemd. Normaal gesproken, neutrino's hebben nauwelijks interactie met andere materie - 100 biljoen van hen gaan elke seconde door je lichaam zonder een enkele botsing. Dat gezegd hebbende, supernova's behoren tot de krachtigste verschijnselen in het universum. De aantallen en energieën van de neutrino's die bij de instorting van de kern worden geproduceerd, zijn zo immens dat, hoewel slechts een klein deel in botsing komt met het stellaire materiaal, het is over het algemeen meer dan genoeg om een ​​schokgolf te lanceren die de ster kan doen exploderen.

Die resulterende explosie knalt in de buitenste lagen van de ster met bedwelmende energie, het creëren van een uitbarsting die een heel sterrenstelsel kort kan overschaduwen. De explosie blijft ongeveer 100 dagen helder, omdat de straling slechts eenmaal kan ontsnappen, recombineert geïoniseerde waterstof met verloren elektronen om weer neutraal te worden. Dit gaat van buiten naar binnen, wat betekent dat astronomen naarmate de tijd verstrijkt dieper in de supernova kunnen kijken totdat uiteindelijk het licht uit het centrum kan ontsnappen. Op dat punt, het enige dat overblijft is de vage gloed van radioactieve neerslag, die jarenlang kan blijven schitteren.

De kenmerken van een supernova variëren met de massa van de ster, totale explosie-energie en, belangrijk, zijn straal. Dit betekent dat de pulsatie van Betelgeuze het voorspellen van hoe het zal exploderen nogal ingewikkelder maakt.

De onderzoekers ontdekten dat als de hele ster tegelijk pulseert - in- en uitademen, als je wilt, zal de supernova zich gedragen alsof Betelgeuze een statische ster is met een bepaalde straal. Echter, verschillende lagen van de ster kunnen tegenover elkaar oscilleren:de buitenste lagen zetten uit terwijl de middelste lagen samentrekken, en vice versa.

Voor het eenvoudige pulsatiegeval, het model van het team leverde vergelijkbare resultaten op als de modellen die geen rekening hielden met pulsatie. "Het ziet eruit als een supernova van een grotere ster of een kleinere ster op verschillende punten in de pulsatie, Goldberg legde uit. "Het is wanneer je pulsaties begint te overwegen die gecompliceerder zijn, waar er dingen naar binnen gaan terwijl er dingen naar buiten gaan - dan produceert ons model inderdaad merkbare verschillen, " hij zei.

In deze gevallen, ontdekten de onderzoekers dat naarmate het licht uit steeds diepere lagen van de explosie lekt, de emissies zouden lijken alsof ze het resultaat waren van supernova's van sterren van verschillende grootte.

"Licht van het deel van de ster dat is samengedrukt, is zwakker, "Goldberg legde uit, "zoals we zouden verwachten van een compactere, niet-pulserende ster." Ondertussen, licht van delen van de ster die op dat moment uitdijen, zou helderder lijken, alsof het van een groter, niet-pulserende ster.

Goldberg is van plan om samen met Andy Howell een rapport in te dienen bij Research Notes van de American Astronomical Society, een professor in de natuurkunde, en KITP-postdoctoraal onderzoeker Evan Bauer die de resultaten samenvat van simulaties die ze specifiek op Betelgeuze hebben uitgevoerd. Goldberg werkt ook samen met KITP-postdoc Benny Tsang om verschillende stralingsoverdrachtstechnieken voor supernova's te vergelijken, en met afgestudeerde natuurkundestudent Daichi Hiramatsu over het vergelijken van theoretische explosiemodellen met supernova-waarnemingen.