Een supernova is een schitterend einde van een gigantische ster. Voor een kort moment van kosmische tijd, een ster doet nog een laatste poging om te blijven schijnen, alleen om te vervagen en in elkaar te storten. Het eindresultaat is ofwel een neutronenster of een zwart gat met een stellaire massa. Over het algemeen dachten we dat alle sterren boven ongeveer 10 zonsmassa's zullen eindigen als een supernova, maar een nieuwe studie suggereert dat dit niet het geval is.

In tegenstelling tot de beroemde Type Ia-supernova's, die kan worden veroorzaakt door de fusie of interactie van twee sterren, grote sterren ondergaan wat bekend staat als een kerninstorting supernova. Sterren overleven door een evenwicht van warmte en druk tegen de zwaartekracht. Naarmate meer elementen worden versmolten, een grote ster moet warmte genereren door steeds zwaardere elementen samen te smelten. Eventueel, dit vormt een laag van gebieden waar verschillende elementen zijn versmolten. Maar die ketting kan alleen tot ijzer worden gedragen. Daarna, het samensmelten van zwaardere elementen kost je energie in plaats van dat het vrijkomt. Dus, de kern stort in, het creëren van een schokgolf die de ster uit elkaar scheurt.

In modellen van grote stervende sterren, kerninstorting supernovae optreden voor sterren boven negen tot tien zonsmassa's, tot ongeveer 40 tot 50 zonsmassa's. Boven die massa, sterren zijn zo massief dat ze waarschijnlijk direct in een zwart gat instorten, zonder een supernova te worden. Extreem zware sterren, in de orde van 150 zonsmassa's of meer, zou kunnen exploderen als een hypernova. Deze beesten ontploffen niet door een kerninstorting, maar eerder een effect dat bekend staat als paarinstabiliteit, waar botsende fotonen gecreëerd in de kern paren van elektronen en positronen creëren.

Deze nieuwe studie suggereert dat de bovengrens van de massa voor supernovae die instorten in de kern veel lager zou kunnen zijn dan we dachten. Het team keek naar de elementaire abundanties van een paar botsende sterrenstelsels die bekend staan ​​als Arp 299. Omdat de sterrenstelsels aan het botsen zijn, de regio is een broeinest van supernova's. Als resultaat, de elementaire abundanties van Arp 299 zouden grotendeels afhankelijk moeten zijn van de elementen die vrijkomen bij supernova-explosies. Ze maten de abundantieverhouding van ijzer tot zuurstof, en de verhoudingen van neon en magnesium tot zuurstof. Ze ontdekten dat de Ne/O- en Mg/O-verhoudingen vergelijkbaar waren met die van de zon, terwijl de Fe/O-verhouding veel lager was dan die van de zon. IJzer wordt het meest efficiënt in het universum gegoten door grote supernova's.

De verhoudingen die het team waarnam, kwamen niet overeen met de standaard modellen voor het instorten van de kern, maar ze ontdekten dat de gegevens goed overeenkwamen met supernova-modellen als je een supernova met een massa van ongeveer 23 tot 27 zonsmassa's uitsluit. Met andere woorden, als sterren instorten tot zwarte gaten boven ongeveer 27 zonsmassa's, dan komen modellen en waarnemingen overeen.

Dit werk bewijst niet afdoende dat de bovenste massalimiet voor supernovae kleiner is dan we dachten. Het is ook mogelijk dat supernova's hogere niveaus van neon en magnesium produceren dan modellen voorspellen. Hoe dan ook, het is duidelijk dat we nog veel te leren hebben over de laatste stervende happen van grote sterren.