Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory, astronomen hebben de afwezigheid van een onstabiele massieve ster in een dwergstelsel ontdekt. Wetenschappers denken dat dit erop zou kunnen wijzen dat de ster minder helder werd en gedeeltelijk werd verduisterd door stof. Een alternatieve verklaring is dat de ster instortte tot een zwart gat zonder een supernova te produceren. "Als het waar is, " zegt teamleider en promovendus Andrew Allan van Trinity College Dublin, Ierland, "Dit zou de eerste directe detectie zijn van zo'n monsterster die zijn leven op deze manier beëindigt."

Tussen 2001 en 2011 verschillende teams van astronomen bestudeerden de mysterieuze massieve ster, gelegen in het Kinman-dwergstelsel, en hun waarnemingen gaven aan dat het zich in een laat stadium van zijn evolutie bevond. Allan en zijn medewerkers in Ierland, Chili en de VS wilden meer weten over hoe zeer massieve sterren hun leven beëindigen, en het object in de Kinman Dwarf leek het perfecte doelwit. Maar toen ze ESO's VLT in 2019 op het verre sterrenstelsel richtten, ze konden de veelbetekenende handtekeningen van de ster niet meer vinden. "In plaats daarvan, we waren verrast om te ontdekken dat de ster was verdwenen!" zegt Allan, die een onderzoek naar de ster leidde dat vandaag is gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

Op zo'n 75 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Waterman, het Kinman-dwergstelsel is te ver weg voor astronomen om zijn individuele sterren te zien, maar ze kunnen de handtekeningen van sommigen van hen detecteren. Van 2001 tot 2011 het licht van de melkweg toonde consequent bewijs dat het een 'lichtgevende blauwe variabele' ster herbergde die ongeveer 2,5 miljoen keer helderder is dan de zon. Sterren van dit type zijn onstabiel, met af en toe dramatische verschuivingen in hun spectra en helderheid. Zelfs met die verschuivingen, lichtgevende blauwe variabelen laten specifieke sporen na die wetenschappers kunnen identificeren, maar ze waren afwezig in de gegevens die het team in 2019 verzamelde, waardoor ze zich afvroegen wat er met de ster was gebeurd. "Het zou hoogst ongebruikelijk zijn dat zo'n massieve ster zou verdwijnen zonder een heldere supernova-explosie te veroorzaken, " zegt Allan.

De groep draaide het ESPRESSO-instrument voor het eerst naar de ster in augustus 2019, gelijktijdig gebruik van de vier 8-meter telescopen van de VLT. Maar ze konden de tekenen die eerder op de aanwezigheid van de lichtgevende ster wezen, niet vinden. Een paar maanden later, de groep probeerde het X-shooter-instrument, ook op ESO's VLT, en vond opnieuw geen sporen van de ster.

"Misschien hebben we een van de meest massieve sterren van het lokale heelal gedetecteerd die zachtjes de nacht ingaat, " zegt teamlid Jose Groh, ook van Trinity College Dublin. "Onze ontdekking zou niet zijn gedaan zonder de krachtige ESO 8-meter telescopen, hun unieke instrumentatie, en de snelle toegang tot die capaciteiten na de recente overeenkomst van Ierland om zich bij ESO aan te sluiten." Ierland werd in september 2018 een ESO-lidstaat.

Het team wendde zich vervolgens tot oudere gegevens die waren verzameld met X-shooter en het UVES-instrument op ESO's VLT, gelegen in de Chileense Atacama-woestijn, en telescopen elders." Dankzij de ESO Science Archive Facility konden we gegevens van hetzelfde object vinden en gebruiken die in 2002 en 2009 werden verkregen. " zegt Andrea Mehner, een stafastronoom bij ESO in Chili die aan het onderzoek heeft deelgenomen. "De vergelijking van de UVES-spectra met hoge resolutie van 2002 met onze waarnemingen die in 2019 werden verkregen met ESO's nieuwste spectrograaf met hoge resolutie ESPRESSO was bijzonder onthullend, vanuit zowel een astronomisch en een instrumentatie oogpunt."

De oude gegevens gaven aan dat de ster in de Kinman-dwerg een sterke uitbarstingsperiode zou kunnen hebben ondergaan die waarschijnlijk ergens na 2011 eindigde. Lichtgevende blauwe veranderlijke sterren zoals deze zijn vatbaar voor gigantische uitbarstingen in de loop van hun leven, waardoor de snelheid van massaverlies van de sterren piekt en hun helderheid dramatisch toeneemt.

Op basis van hun waarnemingen en modellen, de astronomen hebben twee verklaringen gesuggereerd voor het verdwijnen van de ster en het ontbreken van een supernova, verband met deze mogelijke uitbarsting. De uitbarsting kan ertoe hebben geleid dat de lichtgevende blauwe variabele is getransformeerd in een minder lichtgevende ster, die ook gedeeltelijk door stof kan worden verborgen. Alternatief, het team zegt dat de ster mogelijk is ingestort in een zwart gat, zonder een supernova-explosie te veroorzaken. Dit zou een zeldzame gebeurtenis zijn:ons huidige begrip van hoe massieve sterren sterven, wijst erop dat de meeste van hen hun leven beëindigen in een supernova.

Toekomstige studies zijn nodig om te bevestigen welk lot deze ster is overkomen. Gepland om in 2025 van start te gaan, ESO's Extremely Large Telescope (ELT) zal in staat zijn om sterren in verre sterrenstelsels zoals de Kinman Dwarf, helpen om kosmische mysteries zoals deze op te lossen.