Supernova’s zijn gewelddadige en invloedrijke gebeurtenissen in het universum. Volgens astronomen zorgen deze sterexplosies voor de verspreiding van zware elementen in sterrenstelsels (cruciaal voor bijvoorbeeld het ontstaan van leven) en wakkeren de schokgolven die ze veroorzaken stervorming aan in gasnevels. Toch zijn er nog veel onduidelijkheden rondom supernova’s. Zo is niet geheel duidelijk welk soort sterren uiteindelijk kan zorgen voor een supernova-explosie. Daarvoor detecteren astronomen het fenomeen eigenlijk altijd te laat.
Voorgangers in beeld
Met een automatisch systeem genaamd Palomar Transient Factory werd supernova PTF 11kx zo snel ontdekt dat wetenschappers de kans kregen het proces in detail vanaf vrijwel het begin van de explosie te volgen. Voor het eerst waren ze in staat informatie te verzamelen over de voorgangers van de supernova. De resultaten van het onderzoek werden op 24 augustus in het wetenschappelijke tijdschrift Science gepubliceerd.
Artistieke impressie van een witte dwerg vergezeld door een rode reus.
Supernova’s: gewelddadige sterexplosies
Naast supernova’s van extreem zware sterren (supernova type II), zijn wetenschappers er vrij zeker van dat ze ook veroorzaakt kunnen worden door ontploffende witte dwergsterren (supernova type Ia). Volgens de gangbare theorieën wordt deze relatief kleine, maar zware ster vergezeld door een andere ster waarvan zij langzaam massa kan opsnoepen. Bereikt de witte dwerg in dit proces een bepaalde kritieke massa (de zogenoemde Chandrasekhar-limiet) dan zal de dubbelster eindigen in een gewelddadige explosie die tijdelijk meer licht kan uitzenden dan alle sterren in een sterrenstelsel bij elkaar.
Informatie over de voorgangers van supernova’s was schaars tot nu toe. Al was het mogelijk om toevallig net naar het goede stersysteem te kijken voordat het ‘supernova gaat’, dan geven de enorme afstanden in het heelal problemen. Tenzij zo’n systeem zich in onze eigen Melkweg bevindt zijn de afstanden doorgaans veel te groot om nog individuele sterren te kunnen zien (zo ook in het geval van PTF 11kx die in een sterrenstelsel op 600 miljoen lichtjaar afstand staat).
Bij supernova PTF 11kx keken sterrenkundigen ook niet direct naar het voorgaande stersysteem maar volgden ze minutieus het spectrum, dus het soort licht, en de intensiteit van de explosie over een periode van enkele maanden.
Nova’s worden supernova
Wat de wetenschappers uit de data konden herleiden was dat het initiële stersysteem moest worden omringd door verschillende gaswolken afkomstig van zogenoemde nova’s. Dat zijn in vergelijking met supernova’s veel kleinere explosies van sterren waarbij ze een deel van hun massa het universum in slingeren.
Een interactie tussen de gaswolken met de schokgolf uit de supernova leverde een sterke aanwijzing voor deze schillen van materie. Uit de tijdstippen van de interactie konden wetenschappers de snelheid van het gas afleiden: het was te langzaam om afkomstig te zijn uit de supernova zelf, maar te snel om afkomstig te zijn van een normale sterrenwind. Twee maanden na het begin van de supernova zagen de wetenschappers dat het veel snellere gas uit de supernova botste met het gas uit de laatste nova.
Witte dwerg en rode reus
De schrijvers van het Science-artikel zijn er nu van overtuigd dat de supernova die ze hebben waargenomen afkomstig moet zijn uit een vergelijkbaar systeem als RS Ophiuchi. Deze dubbelster is in onze eigen Melkweg te vinden, op ongeveer 5000 lichtjaar afstand. Dichtbij genoeg voor wetenschappers om te bepalen welke sterren dit zijn: een witte dwerg met een rode reus.
De rode reus blaast grote hoeveelheden gas de ruimte in, waar een deel van wordt opgevangen door de witte dwerg. Als de witte dwerg zwaar genoeg wordt dan vindt er een nova plaats, waarbij de ster weer een flinke hoeveelheid van haar massa verliest. Astronomen dachten dat het daarom niet mogelijk was dat witte dwergen in dergelijke systemen genoeg massa zouden kunnen opbouwen om een supernova te veroorzaken. Naar aanleiding van deze ontdekkingen zou die theorie wel eens op de schop kunnen. De betrokken wetenschappers denken dat wel tien tot twintig procent van alle supernova’s zouden kunnen voortkomen uit systemen met een witte dwerg en een rode reus.
‘Meest opwindende supernova ooit’
De ontdekking laat zien dat er verschillende wegen zijn die naar ogenschijnlijk dezelfde supernova-explosies kunnen leiden. En dat is opmerkelijk. De theorieën van het steeds sneller uitdijende heelal en donkere energie leunen voor een groot deel op supernova-explosies. Ze stellen wetenschappers namelijk in staat afstandsschattingen te doen, ervan uitgaande dat elke supernova-explosie met dezelfde helderheid plaatsvindt. In 2011 ontvingen drie astronomen de Nobelprijs voor de Natuurkunde voor hun onderzoek aan supernova’s.
Maar recente onderzoeken hebben vraagtekens gezet bij de ‘standaard’ helderheid van supernova’s. Dat nu blijkt dat supernova’s verschillende voorgangers kunnen hebben zou passen bij een dergelijke theorie.
Toch denken de auteurs van dit artikel niet dat de huidige theorieën van het uitdijende heelal en donkere energie meteen op de schop hoeven.
“Dit was de meest opwindende supernova die ik ooit bestudeerd heb”, zegt hoofdauteur Ben Dilday van de Universiteit van Californië in Santa Barbara. “Over een periode van enkele maanden bleek dat elke nieuwe waarneming van deze supernova ons iets zien wat we nog nooit hadden gezien.”
Zie ook:
- Supernova op heterdaad betrapt (Kennislink)
- Archiefbeeld onthult voorloper 1a-supernova (Kennislink)
- Supernova’s, bron van leven (Kennislink)
- Alweer supernova-record (Wetenschap 24)