Wat gebeurt er als Betelgeuse explodeert?

Elke ster zal op een dag geen brandstof meer hebben in zijn kern, waardoor er een einde komt aan zijn rol als natuurlijke bron van kernfusie in het heelal. Terwijl sterren als onze zon waterstof in helium doen smelten en vervolgens – als ze in een rode reus veranderen – helium in koolstof, zijn er andere, massievere sterren die heet genoeg kunnen worden om koolstof verder te laten smelten tot nog zwaardere elementen. Onder deze intense omstandigheden zal de ster opzwellen tot een rode superreus, die uiteindelijk na ongeveer 100.000 jaar een supernova zal worden. En de helderste rode superreus aan onze hele nachthemel? Dat is Betelgeuse, die – zoals Jillian Scudder in 2015 fantastisch uitlegde – elk moment supernova kan worden.

Eerlijk gezegd, op zijn afstand van 640 lichtjaar van ons, had hij vanaf de 14e eeuw op elk moment supernova kunnen worden, en we zouden het nog steeds niet weten. Betelgeuse is een van de tien helderste sterren aan de hemel in zichtbaar licht, maar slechts 13% van zijn energie-output is waarneembaar voor menselijke ogen. Als we het hele elektromagnetische spectrum konden zien – ook in het infrarood – zou Betelgeuse, vanuit ons perspectief, elke ster in het heelal overtreffen, behalve onze zon.

Het was de eerste ster ooit die als meer dan een puntbron werd opgelost. Hij is 900 keer zo groot als onze zon en zou Mercurius, Venus, de aarde, Mars en zelfs de asteroïdengordel verzwelgen als hij onze moederster zou vervangen. Het is een pulserende ster, dus zijn diameter verandert met de tijd.

Bovendien verliest de ster voortdurend massa, omdat de buitenste, zwak vastgehouden lagen door de intense fusiereacties beginnen te verdwijnen. Directe radiowaarnemingen kunnen deze weggeblazen materie daadwerkelijk waarnemen en hebben ontdekt dat deze zich uitstrekt tot voorbij het equivalent van de baan van Neptunus.

Maar als we de nachthemel bestuderen, bestuderen we het verleden. We weten dat Betelgeuse, met een onzekere massa tussen ongeveer 12 en 20 keer die van onze zon, nooit voorbestemd was om erg lang te leven: misschien maar zo’n 10 miljoen jaar. Hoe massiever een ster is, hoe sneller hij door zijn brandstof heen brandt, en Betelgeuse brandt zo ontzettend fel: met ongeveer 100.000 keer de lichtkracht van onze zon. Hij bevindt zich momenteel in de laatste fase van zijn leven – als rode superreus – wat betekent dat wanneer de binnenste kern begint met het smelten van silicium en zwavel tot ijzer, nikkel en kobalt, de ster zelf nog maar enkele minuten over zal hebben.

Op die laatste momenten zal de kern ongelooflijk heet zijn, maar ijzer, nikkel en kobalt zullen niet in staat zijn om tot iets zwaarders te fuseren. Het is energetisch ongunstig om dat te doen, en dus zal er geen nieuwe straling worden geproduceerd in de binnenste regionen. Maar de zwaartekracht speelt nog steeds een rol en probeert de kern van de ster naar zich toe te trekken. Zonder kernfusie om hem overeind te houden, heeft de kern geen andere opties, en begint te imploderen. Door de samentrekking wordt de kern warmer, dichter en komt onder een druk te staan die hij nog nooit heeft gezien. En zodra een kritisch knooppunt is gepasseerd, gebeurt het: de atoomkernen in de kern van de ster beginnen in één keer aan een op hol geslagen fusiereactie.

Dit is wat een supernova van het type II creëert: de kerncollaps van een ultra-massieve ster. Na een korte flits zal Betelgeuse over een periode van weken enorm helder worden en een maximale helderheid bereiken die, intrinsiek, miljarden keren zo helder zal zijn als de zon. Hij zal maandenlang op maximumhelderheid blijven, omdat radioactief kobalt en expanderende gassen een voortdurende heldere lichtuitstoot veroorzaken.

Supernovae zijn in het verleden in onze Melkweg voorgekomen: in 1604, 1572, 1054 en 1006, onder andere, en een aantal daarvan was zo helder dat ze overdag zichtbaar waren. Maar geen enkele was zo dichtbij als Betelgeuse.

Met een afstand van slechts 600 of zo lichtjaren zal Betelgeuse veel dichterbij zijn dan welke supernova dan ook die ooit door de mensheid is geregistreerd. Gelukkig is hij nog ver genoeg weg dat hij geen gevaar voor ons vormt. Het magnetisch veld van onze planeet zal gemakkelijk alle energetische deeltjes die toevallig onze kant op komen afbuigen, en hij is zo ver weg dat de hoogenergetische straling die ons bereikt zo’n lage dichtheid zal hebben dat het minder effect op je zal hebben dan de banaan die je bij het ontbijt hebt gegeten. Maar oh, wat zal het er ooit helder uitzien.

Niet alleen zal Betelgeuse overdag zichtbaar zijn, maar het zal wedijveren met de maan voor het op een na helderste object aan de hemel. Volgens sommige modellen wordt Betelgeuse “slechts” zo helder als een dikke maansikkel, terwijl hij volgens andere modellen kan wedijveren met de hele volle maan. Het is denkbaar dat het meer dan een jaar het helderste object aan de nachtelijke hemel zal zijn, totdat het uiteindelijk vervaagt tot een zwakkere staat.

Helaas is de hamvraag “wanneer” niet een vraag waarop we een antwoord hebben; duizenden andere sterren in de Melkweg kunnen supernova worden voordat Betelgeuse dat doet. Totdat we een ultrakrachtige neutrinotelescoop ontwikkelen om het energiespectrum van neutrino’s te meten die worden gegenereerd door (en dus welke elementen worden gesmolten in) een ster als Betelgeuse, honderden lichtjaren van ons vandaan, zullen we niet weten hoe dicht hij bij een supernova staat. Hij kan al geëxplodeerd zijn en het licht van het cataclysme kan al op weg naar ons zijn… of hij kan nog honderdduizend jaar niet anders zijn dan hij er nu uitziet.