Je leest:

Boem doet de supernova

Boem doet de supernova

Auteur: | 9 november 2005

Kosmisch vuurwerk: voor een goede supernova blijkt een flinke knal onontbeerlijk. Een simulatie door Amerikaanse sterrenkundigen laat zien hoe geluidsgolven de ontploffing van een ster nog heftiger maken.

Astronomen proberen al jaren het einde van zware sterren in een simulatie te vangen. Aan het eind van zijn leven scheurt een ster van 20 of meer zonsmassa’s zichzelf uit elkaar in een supernova-explosie. Daarbij komt zóveel energie vrij dat de supernova een paar dagen lang net zo helder is als een sterrenstelsel van miljarden sterren groot. Computers konden die ‘nieuwe sterren’ maar niet goed nabootsen; het leek alsof er een ingrediënt ontbrak dat de explosie oppepte. Een team van sterrenkundigen onder leiding van Adam Burrows (Universiteit van Arizona) heeft nu laten zien dat schokgolven in de ster voor een extra zware knal zorgen.

Simulatie van een supernova door Adam Burrows. De naar binnen vallende buitenlagen van de ster komen niet perfect tegelijkertijd aan bij de imploderende kern. Daardoor gaat het oude hart van de ster trillen als een klok – en die trillingen wekken weer schokgolven op in de buitenlaag van de ster. Hun val wordt gestuit en ze kaatsen met enorme kracht terug de ruimte in. bron: Adam Burrows. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Burrows bootst al jaren na supernova’s na op supercomputers, maar kreeg de boel niet kloppend. Een supernova ontstaat als de kernfusie in het hart van een oude zware ster stopt. Zonder de continue kernexplosie in het centrum is er niets dat de ster belet onder zijn eigen gewicht in elkaar te storten. Tijdens die instorting lopen druk en temperatuur in de kern gigantisch op – de supernova is begonnen.

Onder de enorme druk ontsteekt de kern nog één keer een fusiereactie. Er ontstaan allerlei lichte en zware elementen als koolstof, ijzer maar ook zilver, goud en lood. Naast die atoomkernen golven ook neutrino’s de ruimte in. Die gaan normaal door andere materie heen alsof het mist is, maar sterrenkundigen denken dat de naar binnen vallende buitenkant van een zware ster zó dicht is, dat zelfs neutrino’s er niet doorheen komen. Ze botsen volgens oude modellen op de vallende schillen en kaatsen die met enorme kracht naar de open ruimte. Burrows laat in zijn simulatie zien dat de neutrino-schok niet sterk genoeg is om enorme helderheid van een supernova te verklaren.

Een van de bekendste supernova-resten in onze melkweg is de Krab-nevel. De nevel huist een verse pulsar van nog geen 1000 jaar oud – Chinese en Europese astronomen zagen de originele ster in 1054 n.Chr. ontploffen. bron: ESO

Kaatsen op de kern

Met een laatste kernexplosie is het verhaal van de supernova nog niet afgelopen. Als de opflakkering van fusie-energie voorbij is, stort de kern onder zijn eigen gewicht ineen. De deeltjes in de kern komen dichter en dichter op elkaar te zitten. Volgens Burrows’ computemodel brengen de neerstortende buitenlagen de kern aan het trillen als een enorme kerkklok. De trillende kern brengt weer schokgolven op gang die de buitenkant van de ster de ruimte in werpen. “Misschien werkt het neutrino-mechanisme voor sommige supernova’s wél, maar zeker niet altijd”, legt Burrows uit. “In zo’n geval kunnen de schokgolven het werk altijd overnemen.”

Drie-dimensionale simulatie van een supernova, mét interne schokgolven. Die zijn zó krachtig, dat ze het oude hart van de ster, een paar keer zo zwaar als de zon, de ruimte in slingeren. bron: Adam Burrows. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Het model van Burrows en zijn team heeft een extra voordeel bovenop de heftiger explosie. Zo kunnen de schokgolven de complete kern van de ster uit de supernova gooien – er racet dan een neutronenster of zwart gat de ruimte in, precies zoals in het heelal is waargenomen. Sommige pulsars (knipperende neutronensterren) halen snelheden tot 1000 km/s, drie promille van de lichtsnelheid. Burrows’ supernovasimulaties laten altijd asymmetrische gaswolken achter – precies wat sterrenkundigen met hun telescopen zien.

“Misschien zien we hier een compleet nieuwe manier van supernova’s beschrijven ontstaan”, speculeert Burrows. Ook buiten zijn team wordt positief gereageerd op het idee van schokgolven in supernova’s. Theoreticus Stan Woosley van de Universiteit van Californië: “Het is lang geleden dat er echt nieuwe ideeën zijn opgedoken in dit onderzoeksgebied. Andre onderzoekers moeten de berekeningen nu herhalen en uitproberen op andere sterren.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 november 2005

NEMO Kennislink Agenda

NEMO Kennislink vertoont op deze plaats normaal gesproken wetenschappelijke activiteiten uit heel Nederland. Door de maatregelen tegen het nieuwe coronavirus zal daarvan een groot gedeelte worden afgelast. Omdat we geen achterhaalde informatie willen verspreiden, laten we voorlopig geen activiteiten zien.
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.