Lange meetreeks toont hoe reusachtige sterren herhaald afkoelen en verhitten

De ster HR 5271A is een van de vier onderzochte hyperreuzen. (c) A. Lobel/NASA/Spitzer Space Telescope/IRAC
De ster HR 5271A is een van de vier onderzochte hyperreuzen. (c) A. Lobel/NASA/Spitzer Space Telescope/IRAC

Een internationaal team van astronomen en sterrenkunde-amateurs onder leiding van Arnout van Genderen (83 jaar, Universiteit Leiden) heeft in detail vastgesteld hoe de temperatuur van vier gele hyperreuzen in enkele tientallen jaren stijgt van 4000 graden naar 8000 graden en weer terug. Ze publiceren hun bevindingen in het vakblad Astronomy & Astrophysics.

De onderzoekers analyseerden van vier gele hyperreuzen het licht dat de afgelopen vijftig tot honderd jaar op aarde is opgevangen. Gele hyperreuzen zijn reusachtige, felle sterren. Ze zijn vijftien tot twintig keer zo zwaar als de zon en schijnen 500.000 maal helderder. De atmosferen van deze sterren kunnen zo enorm groot zijn dat ze, als ze op de plek van onze zon hadden gestaan, zich uitstrekken tot voorbij de baan van Jupiter.

Doordat de onderzoekers zo'n lange meetreeks hadden, konden ze in detail zien hoe de sterren in tientallen jaren warm en worden en in enkele jaren weer afkoelen.

Cyclus
De cyclus begint met een koele ster. In enkele tientallen jaren stijgt de gemiddelde atmosferische temperatuur tot ongeveer 8000 graden. Bij 8000 graden wordt de atmosfeer echter onstabiel door versterkte pulsaties. Op een gegeven moment volgt een uitbarsting van de hele atmosfeer. Daardoor koelt ze snel af en ontstaat er een zichzelf versnellend proces waarbij elektronen zich hechten aan waterstofionen en er veel ionisatie-energie vrijkomt. Daardoor koelt de atmosfeer nog verder af. De afkoeling van 8000 graden naar 4000 graden duurt slechts twee jaar.

Vervolgens begint de cyclus weer van voren af aan, alleen met een iets minder zware ster. Uiteindelijk, denken de astronomen, verandert de hyperreus in een hetere ster en eindigt hij als supernova.

Tijdens het onderzoek kwamen de sterrenkundigen er overigens ook achter dat een van de vier bestudeerde hyperreuzen niet zo groot was als eerder werd verondersteld. De ster, HR5171A, blijkt namelijk veel dichterbij te staan dan gedacht.

Wetenschappelijk artikel
Pulsations, eruptions and evolution of four yellow hypergiants. A.M. van Genderen (Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden), A. Lobel (Koninklijke Sterrenwacht van België, Brussel), H. Nieuwenhuijzen (SRON, Utrecht), G.W. Henry (Center of Exellence in Information Systems, State University, Nashville, Tennessee, Verenigde Staten), C. de Jager (Koninklijke NIOZ, Texel), E. Blown (Masterton, Nieuw-Zeeland), G. Di Scala (Carner Hill Observatory, Sydney, Australië), E.J. van Ballegoij (KNVWS Werkgroep Veranderlijke Sterren). Geaccepteerd voor publicatie in Astronomy & Astrophysics. (gratis preprint)

Over de auteurs
Hoofdauteur Arnout van Genderen (1936) werkt sinds 1961 bij de Sterrewacht Leiden (Universiteit Leiden) en komt daar sinds zijn pensionering nog twee dagen per week. Alex Lobel onderzoekt hyperreuzen en zware sterren en werkt aan de Koninklijke Sterrenwacht van België. Hans Nieuwenhuijzen was verbonden aan de Utrechtse sterrenwacht en is sinds 1998 te gast bij SRON. Gregory Henry is een Amerikaanse amateurastronoom met een automatische telescoop. Cees de Jager is de nestor van het Nederlandse ruimteonderzoek en een beroemd zonnefysicus. Eric Blown is een amateurastronoom uit Nieuw-Zeeland. Georgio Di Scala is een amateurastronoom uit Australië. Erwin van Ballegoij is een Nederlandse amateurastronoom.