Voor het eerst hebben astronomen visueel bewijs gevonden dat een ster aan zijn einde is gekomen door twee keer te ontploffen. Door met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) de eeuwenoude overblijfselen van supernova SNR 0509-67.5 te onderzoeken, hebben ze patronen gevonden die bevestigen dat de ster twee explosies heeft ondergaan. De ontdekking plaatst enkele van de belangrijkste explosies in het heelal in een nieuw licht.
De meeste supernova’s zijn het gevolg van zware sterren die aan het einde van hun bestaan exploderen, maar één variant kent een bescheidener bron. Witte dwergen, de kleine, inactieve kernen die overblijven nadat sterren zoals onze zon hun nucleaire brandstof hebben verbruikt, kunnen een supernova van type Ia produceren.
‘De explosies van witte dwergen spelen een cruciale rol in de sterrenkunde’, zegt Priyam Das, promovendus aan de Universiteit van New South Wales in Canberra (Australië), die leiding gaf aan het onderzoek naar SNR 0509-67.5, waarvan de resultaten vandaag in Nature Astronomy zijn gepubliceerd. Veel van onze kennis over hoe het heelal uitdijt, is gebaseerd op supernova’s van type Ia, die tevens een belangrijke bron van het ijzer op onze planeet zijn, inclusief het ijzer in ons bloed.
‘Ondanks het belang van deze supernova’s blijft het aloude vraagstuk van het exacte mechanisme dat hun explosie in gang zet onopgelost’, voegt Das daaraan toe. Alle modellen die supernova’s van type Ia verklaren, gaan uit van een dubbelster, bestaande uit een witte dwerg en een andere ster die om elkaar heen draaien. Als de afstand tussen beide sterren klein genoeg is, kan de dwerg materiaal van zijn partner ‘stelen’. Volgens de meest gangbare theorie achter deze explosies verzamelt de witte dwerg materie van zijn partner totdat hij een kritische massa bereikt en een enkelvoudige explosie ondergaat. Recente onderzoeken doen echter vermoeden dat in elk geval sommige supernova’s van type Ia beter verklaard kunnen worden door een dubbele explosie die plaatsvindt vóórdat de ster zijn kritische massa heeft bereikt.
Astronomen hebben nu een nieuwe opname gemaakt die dit vermoeden bevestigt: ten minste sommige supernova’s van type Ia exploderen niet één, maar twee keer. Volgens dit alternatieve scenario vormt zich een deken van gestolen helium om de witte dwerg heen, die instabiel wordt en vervolgens kan ontbranden. Deze eerste explosie veroorzaakt een schokgolf in de kern van de witte dwerg, die de uiteindelijke supernova teweegbrengt. Tot nu toe bestond er geen duidelijk visueel bewijs voor een witte dwerg die een dubbele ontploffing onderging. Maar recent hebben astronomen voorspeld dat dit proces een karakteristiek patroon, een soort vingerafdruk, zal achterlaten in de nog nagloeiende overblijfselen van de supernova, die nog lang na de eerste explosie zichtbaar zouden zijn. Onderzoek wijst erop dat de overblijfselen van zo’n supernova twee afzonderlijke schillen van calcium zouden bevatten.
Astronomen hebben deze specifieke vingerafdruk nu aangetroffen in de overblijfselen van een supernova. Ivo Seitenzahl, die leiding gaf aan de waarnemingen en tijdens het onderzoek verbonden was aan het Heidelberger Institut für Theoretische Studien in Duitsland, zegt dat deze resultaten een duidelijke aanwijzing zijn dat witte dwergen kunnen exploderen lang voordat ze de beroemde Chandrasekhar-limiet bereiken, en dat het ‘dubbele-detonatie’-mechanisme inderdaad voorkomt in de natuur’. Het team is erin geslaagd om de voorspelde calciumschillen (de blauwe kringen op de foto) te detecteren in de supernovarest SNR 0509-67.5 met behulp van de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) van ESO’s VLT. Dit heeft het onomstotelijke bewijs opgeleverd dat een supernova van type Ia kan ontstaan vóórdat een witte dwerg zijn kritieke massa bereikt.
Supernova’s van type Ia zijn essentieel voor ons begrip van het heelal. Ze gedragen zich heel consistent en hun voorspelbare helderheid, ongeacht hoe ver ze van ons verwijderd zijn – helpt astronomen om afstanden in het heelal te meten. Door ze als kosmische meetlatten te gebruiken, hebben astronomen de versnellende uitdijing van het heelal ontdekt, een ontdekking die in 2011 werd bekroond met de Nobelprijs voor Natuurkunde. Door te onderzoeken hoe ze ontploffen, helpt ons begrijpen waarom ze zo’n voorspelbare helderheid hebben.
Das heeft nog een andere reden om deze explosies te onderzoeken: ‘Dit tastbare bewijs voor een dubbele explosie draagt niet alleen bij aan het oplossen van een al lang bestaand vraagstuk, maar is tevens een prachtig visueel spektakel’, zegt hij, verwijzend naar de prachtige gelaagde structuur die een supernova achterlaat. Voor hem ‘is het onthullen van de innerlijke werking van zo’n spectaculaire kosmische explosie ongelooflijk bevredigend.’
Bron: ESO
