Je leest:

Weersverwachting voor morgen: ruimtestorm door supernova

Weersverwachting voor morgen: ruimtestorm door supernova

Auteur: | 1 januari 2003

Stormen en orkanen houden niet op waar de dampkring eindigt. Onverwachts opstekende zonnestormen teisteren de directe omgeving van de aarde. En dan hebben we het nog niet eens over het heelal verderop. Als daar een ster ontploft, wordt het hier beneden pas echt noodweer!

In juni 1999 ging bij ons ‘Supernova’ in première. In deze film ontvangt de medische ruimtepatrouille Nightingale 229 een noodsignaal van komeet-mijnbouwers in een ver sterrensysteem. Als de patrouille te hulp schiet, komt hij zelf in groot gevaar.

_Het oogverblindende lichtpunt is er plotseling. Eerst jaagt een flits van neutrino’s natuurkundige instrumenten op hol. De neutrino’s razen door de aarde heen en verlaten ons zonnestelsel als de ‘nieuwe zon’ opvlamt aan de hemel. Op een plaats waar niemand het had vermoed, explodeert een ster in de ruimte.

Gelukkig bevindt Avalon 128, zoals de ster voor zijn supernova-explosie bekendstond, zich op een afstand van 50 lichtjaar van de aarde. Zou de ontploffing zich aan de rand van ons zonnestelsel hebben voorgedaan, dan waren we al gedood door de neutrinoflits. Maar hoe lang houden we het nu uit?

Avalon 128 straalt 130 maal feller dan de volle maan. Al dagenlang staat de aarde bloot aan een bombardement van gamma- en röntgenstraling. Gewone kosmische straling wordt door de dampkring geabsorbeerd. Maar de sterke straling van de supernova veroorzaakt een overvloed aan stikstofoxiden in de lucht. Die vreten zich een weg door de ozonlaag. Dieper en dieper dringt de ultraviolette straling van onze zon nu door tot het aardoppervlak. Als dat zo doorgaat, blijft nog geen zes procent van de ozonlaag over. Het zal dan minstens een eeuw duren voordat het stralingsschild is hersteld.

Televisie, radio en andere media waarschuwen ons niet meer naar buiten te gaan. Wie zich nu aan zonnestraling blootstelt, wordt blind en krijgt kanker. Alleen nog door het dragen van stralingspakken worden DNA-beschadigingen voorkomen…

Zou onze beschaving zo ten onder gaan, door een toevallig in onze buurt optredende supernova? Het klinkt als een ordinaire rampenfilm. Toch is er van bovenstaand scenario geen woord overdreven. Het grootste deel van de kosmische straling die onze dampkring binnendringt, is afkomstig van supernova’s. We hebben het dan over sterexplosies die zich verspreid door de ruimte voordeden, vaak ver in het verleden. Hun straling is dus inmiddels verdund en levert geen gevaar meer op.

Maar als binnen een straal van 50 lichtjaar van de zon een ster uit elkaar spat, dan is het zeker dat de heftige straling de dunne en voor ons uiterst belangrijke ozonlaag afbreekt. Mutaties en massale uitstervingen zijn het onvermijdelijke gevolg.

In de film ‘Supernova’ smokkelt een van de mijnbouwers een buitenaards voorwerp aan boord. De spanning stijgt nog verder als het ruimteschip ingevangen raakt in het zwaartekrachtsveld van een reusachtige ster. De ster staat op het punt als supernova te ontploffen…

“Reken maar na,” zegt de Amerikaanse astrofysicus Malvin Ruderman, "een typische supernova vlamt op met de kracht van honderden miljoenen tot meer dan een miljard zonnen. Gebeurt dat op 50 lichtjaar afstand, dan wordt het aantal stikstofoxiden bij ons in de lucht twee- tot vijftigmaal zo groot. Als gevolg daarvan daalt de hoeveelheid ozon tot respectievelijk zestig of drie procent van de normale waarde.

Natuurlijk duurt de explosie maar even. In de loop van weken tot maanden wordt het lichtpunt weer zwakker en neemt ook de straling af. Maar doordat de stikstofoxiden jarenlang in de windstille laag tussen 20 en 35 kilometer hoogte blijven zweven, duurt het ongeveer een eeuw voordat de ozonlaag weer is opgebouwd. Toen ik in 1974 voor het eerst voor dit effect waarschuwde, wisten we nog niets over de huidige ozongaten boven onze polen. Inmiddels zijn die maar al te goed bekend!

Hoe we op zo’n nabije supernova-explosie zouden reageren? Bij de mens ontstaat huidkanker door de verhoogde ultraviolette straling. Alle wezens met een inwendig kalkskelet lopen verder kans op vitamine D-vergiftiging. Maar het ergst worden de effecten van celmutaties. Virussen kunnen zich tot nieuwe, dodelijke vormen ontwikkelen. Zelfs het leven onder water wordt aangetast. Water is geen goed schild tegen kortgolvige ultraviolette straling. Bij een golflengte van 290 nanometer is de absorptie slechts 0,7 procent per centimeter."

In 1054 ontplofte een ster in het sterrenbeeld Stier. De ster straalde helderder dan Venus en werd waargenomen door Chinese en Japanse astronomen. Op de plaats van de supernova is nu de Krabnevel te vinden: een wolk van uitdijende gasmassa’s, met in het midden een pulsar, ofwel een radiopulsen-uitzendende neutronenster. (een grotere afbeelding is te vinden onder “zie ook: Krabnevel”)

Ogenschijnlijke rust

Hoe groot is de kans dat in onze buurt een ster ontploft? In de Melkweg doet zich ongeveer eens in de vijftig jaar een supernova-explosie voor. Meestal is dat op duizenden lichtjaar afstand en valt het effect dus te verwaarlozen. Zo vlamde de meest recente supernova van 1987 op in de Magelhaense Wolk, 160.000 lichtjaar van de aarde.

Betelgeuse, de heldere ster ‘linksboven’ in het sterrenbeeld Orion, is een rode superreus die duizend keer groter is dan onze zon. Omdat rode superreuzen van dit typemaar zo’n 100.000 jaar bestaan, kan deze ster elk moment ontploffen. (een grotere afbeelding is te vinden onder “zie ook: Betelgeuse (2)”)

Ruderman schat de kans op een exploderende supernova binnen een straal van 50 lichtjaar op eens in de 50 tot 100 miljoen jaar. Momenteel zijn er gelukkig geen zware sterren in onze buurt die dreigen te ontploffen. Enige uitzondering is de rode ‘superreus’ Betelgeuse, een zeer heldere ster in het sterrenbeeld Orion.

Betelgeuse kan elk ogenblik afgaan, en misschien is dat zelfs al gebeurd! De ster bevindt zich op 425 lichtjaar afstand, zodat elke waarneembare verandering ook 425 jaar op zich laat wachten. Andere sterren die op de nominatie staan om te ontploffen, zijn Eta Carinae op 9000 lichtjaar van de aarde en Sher 25 op 20.000 lichtjaar afstand.

Magnetars zijn sterren met buitengewoon sterke magneetvelden.

Raken de normale veldlijnen van Magnetars in elkaar verstrikt, dan doen zich sterbevingen voor.

“Hmmm… Ik zou niet al te veel vertrouwen op die ogenschijnlijke rust,” zegt astronoom Stephen Thorsett, die al eerder in KIJK vertelde over zogenaamde gammabursters (zie het juninummer van 1996: ‘De dodende flits’). "Hoewel de kans klein is, heb je soms ook botsende sterren. Die stralen binnen een paar seconden al hun energie uit in de vorm van een gammaflits. Zo’n verzengende flits op duizend lichtjaar afstand heeft hetzelfde effect als de ontploffing van ons hele kernwapenarsenaal. De ozonlaag wordt dan in één keer afgebroken en het is gedaan met ons bestaan.

Een neutronenster ontstaat bij een supernova-explosie als de ijzerenster-kern in elkaar stort. Daarbij worden de elektronen in de protonen van atoomkernen geperst en blijft een mengsel over van zeer dicht op elkaar gepakte neutronen. Alleen aan de buitenkant blijft een dunne,ijzeren korst over.

Op 27 augustus 1998 deed zich een gammaflits voor op 20.000 lichtjaar van de aarde. Het golffront van de flits beukte op de nachtzijde van de aarde en ioniseerde de luchtatomen tot een niveau dat je alleen overdag door de zonnestraling ziet. De flits was zo sterk dat de instrumenten van zeven wetenschappelijke ruimtevaartuigjes tot hun maximum uitsloegen. En dan ging het alleen nog maar om de flits van een magnetar: de na een supernova-explosie overgebleven ster-kern, die tot een bol van 20 kilometer doorsnee in elkaar is geperst.

Een dergelijke ster bestaat inwendig uit neutronen, maar heeft een ongeveer 2 kilometer dikke, ijzeren korst. Ondanks dat ijzeren omhulsel is een magnetar weinig stabiel. Een magneetveld dat een biljoen maal sterker is dan dat van onze zon kronkelt uit het oppervlak omhoog. Als veldlijnen daarvan in elkaar verstrikt raken, barst het ijzeren oppervlak en vindt een sterbeving plaats. Bij de krachtige flits van vorig jaar moet het hele steroppervlak in stukken zijn gebroken. Nou, zoiets mag dus niet in onze buurt plaatsvinden.

Gelukkig is onze zon maar een gewone gele ster, die 4,6 miljard jaar geleden ontstond. Onze zon heeft een levensduur van tien miljard jaar en bevindt zich dus nog vijf miljard jaar in rust."

Dit artikel is een publicatie van KIJK.
© KIJK, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 januari 2003
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.