Je leest:

Nieuwe deeltjesversneller in de Melkweg ontdekt

Nieuwe deeltjesversneller in de Melkweg ontdekt

Utrechtse onderzoekers hebben een nieuwe locatie van deeltjesversnelling ontdekt in supernovarest Cassiopeia A. Dat supernovaresten deeltjes tot hoge energieën versnellen, was al bekend; ruim tien jaar geleden werd het directe bewijs geleverd dat dit aan de buitenkant van zo’n restant gebeurt. Nu blijkt dat in Cassiopeia A de deeltjesversnelling ook aan de binnenkant plaatsvindt. De Utrechtse promovenda Eveline Helder en haar begeleider Jacco Vink hebben dit gepubliceerd in het Amerikaanse tijdschrift The Astrophysical Journal.

Elke dag bombarderen talloze deeltjes uit de ruimte onze aardatmosfeer. Deze deeltjes hebben zeer hoge energieën: hoger nog dan de deeltjesversneller in Genève kan bereiken. Al sinds halverwege de vorige eeuw hebben wetenschappers een vermoeden waar een deel van die deeltjes wordt versneld: bij supernova-explosies, waarin zware sterren aan hun einde komen. Wat overblijft na een supernova-explosie is een neutronenster of een zwart gat. De expanderende schokgolf, die het omliggende materiaal opveegt, blijft nog zo’n 100.000 jaar zichtbaar. Achter deze schokgolf ontwikkelt zich een tweede schokgolf, die naar binnen is gericht. De voorwaartse schokgolf is verantwoordelijk voor het versnellen van de deeltjes, die hoofdzakelijk bestaan uit de opgeveegde materie.

De plaats van de jets en de schokgolven in supernovarestant Cassiopeia A zijn met pijlen aangegeven. Illustratie: Jacco Vink

Interne deeltjesversneller

Cassiopeia A is met een leeftijd van 330 jaar een van de jongste supernovaresten in de Melkweg. Uit een nauwkeurige analyse van een opname gemaakt door de Amerikaanse röntgensatelliet Chandra, blijkt dat in Cassiopeia A niet alleen de expanderende schokgolf aan de buitenkant deeltjes versnelt, maar ook de binnenwaartse schokgolf. De deeltjes die daar versneld worden bestaan dan ook niet uit opgeveegde materie van rond de ster, maar uit materiaal van de ster zelf. Eveline Helder licht toe: “Wetenschappers die de theorie van deze zogeheten schokversnelling bestuderen, vonden dit scenario niet waarschijnlijk, omdat voor schokversnelling een magneetveld nodig is. De voorwaartse schok veegt samen met de materie ook het magneetveld op. Het is niet zo goed bekend hoe ook de tweede schok een voldoende groot magneetveld kan hebben. Waarschijnlijk wordt het door de deeltjes zelf veroorzaakt.”

In een artikel in dezelfde editie van The Astrophysical Journal toont een andere promovenda van Vink, Klara Schure, aan dat Cassiopeia A is geëxplodeerd als een rode superreus. Zij leidt dit op basis van computersimulaties af uit de mate van asymmetrie van de explosie, in de vorm van de jets. Sinds een aantal jaar is bekend dat Cassiopeia A, de helderste radiobron aan de hemel, twee jets in tegenovergestelde richting heeft. Haar onderzoek laat zien dat de asymmetrie niet altijd lang zichtbaar blijft en dat een supernovarest, afhankelijk van zijn omgeving, alsnog een sferische vorm kan aannemen. Het feit dat de jets in Cassiopeia A nog te zien zijn geeft aan dat de ster, in tegenstelling tot wat lang is verondersteld, explodeerde als een rode superreus.

De restanten van supernova 1987A. Foto: NASA/Hubble

Sneeuwschuiver

Een ster die zwaarder is dan 20 keer de massa van de zon, doorloopt verschillende levensfasen. Nadat het waterstof in de kern is opgebrand, zwelt de ster op tot een rode superreus, en verliest veel massa door een dichte sterwind. Naarmate de ster ouder wordt, krimpt hij en wordt heter. Zo ontstaat een Wolf-Rayet ster, waarin een snelle wind als een sneeuwschuiver de voorgaande wind opveegt in een dichte schil. De ster eindigt zijn leven als een, al dan niet asymmetrische, supernova. Schure laat zien dat de schil die om de ster wordt gevormd, zo zwaar kan worden dat op het moment dat de ster explodeert de asymmetrie van de explosie verdeeld wordt over het hele steroppervlak voordat de supernova door de schil van de sterwind heenbreekt. De jets die in Cassiopeia A worden gezien, zeggen zo iets over de massa en ontwikkeling van de moederster. Uit de mate van asymmetrie kan worden geconcludeerd dat de ster waarschijnlijk als een rode superreus is geëxplodeerd en niet zwaar genoeg was voor een lange Wolf-Rayet fase.

Zie verder:

Dit artikel is een publicatie van Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA).
© Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 20 november 2008

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.