Je leest:

Witte dwerg staat op springen

Witte dwerg staat op springen

Auteur: | 28 mei 2002

Als een studente aan de Harvard universiteit gelijk heeft, staat onze nakomelingen een prachtig schouwspel te wachten: een supernova in onze galactische achtertuin! Als ze geluk hebben, is het spektakel te zien als een plots opvlammende ster aan de hemel. Als ze pech hebben bestaat er een ‘goede’ kans dat de mensheid de ontploffende ster niet overleeft.

Karin Sandstrom, studente aan Harvard, onderzocht een dubbelster op 150 lichtjaar van de aarde. Per toeval ontdekte ze dat een van de partners in deze dubbelster in de nabije toekomst een supernova gaat vormen. De explosie wordt zo heftig, dat zelfs een afstand van 150 lichtjaar onvoldoende bescherming biedt. Op die afstand kan de straling van de supernova de ozonlaag binnen een paar minuten doen verdampen. Waarschijnlijk zal de klap nog even op zich laten wachten: ‘de nabije toekomst’ betekent voor sterrenkundigen ‘binnen een paar miljoen jaar’. In de tussentijd beweegt het stelsel van de aarde af.

Een impressie van een dubbelster, waarbij de ene ster materiaal van de andere invangt. In werkelijkheid staan de sterren veel verder van elkaar af. De schijf rond de kleinere ster heet een ‘accretieschijf’. Zo’n schijf wordt rond allerlei zware objecten die materiaal opslurpen gevormd. Artist’s impression van Dana Berry. Bron: STScI (Space Telescope Science Institute)

Supernovae zijn enorm energierijke gebeurtenissen. Met moderne telescopen zijn zelfs supernovae in andere sterrenstelsels goed zichtbaar. Uit waarnemingen van individuele supernovae blijkt dat één enkele supernova voor korte tijd net zoveel energie kan produceren als een complete melkweg. Hoewel een supernova ontzettend spectaculair is en mooie beelden oplevert, is het dus af te raden om al te dichtbij te komen. Een afstand van 160 tot 200 lichtjaar tot de ontploffing wordt algemeen als de minimale veilige afstand genoemd.

De laatste adem

Een supernova is dus gevaarlijk en energierijk. Maar hoe ontstaat zo’n explosie eigenlijk? De meeste supernovae zijn de laatste adem van zware sterren van verscheidene zonsmassa’s. Als de brandstof in de kern op is begint zo’n ster door zijn eigen zwaartekracht in te krimpen. De ineenstortende buitenlagen veroorzaken een schokgolf in de diepere delen van de ster. Omdat het proces zo snel gaat, komt er een enorme hoeveelheid energie vrij. De buitenlagen worden daardoor sterk verhit en naar buiten geblazen. De schok verhit ook de kern, waardoor weer fusie plaats kan vinden. Dat verhoogt op zijn beurt weer de temperatuur en versnelt de explosie. Terwijl de explosie de buitenlagen wegblaast, stort de kern in. Het resultaat is een neutronenster of een zwart gat.

Andere supernovae – reanimatie

Niet elke supernova is het einde van een zware ster. Er is ook een andere manier om de krachtige explosie te veroorzaken, vreemd genoeg met het restant van een lichte ster zoals de zon. Als ster met ongeveer de massa van de zon door zijn brandstof heenraakt, blijft uiteindelijk een afkoelende kern over. Er vindt geen fusie meer plaats omdat de temperatuur daarvoor te laag is. Het overblijfsel van de ster heet een witte dwerg en is ongeveer zo groot als de aarde. Een vreemd kwantumeffect, het Pauli-verbod genoemd, zorgt dat de kern niet ineenstort, ook al vindt er geen fusie meer plaats. Chandrasekhar, een Indiase natuurkundige, kwam rond 1930 tot de conclusie dat een witte dwerg nooit meer dan 1.2 zonsmassa’s kan wegen. De berekening is in de loop der tijd iets verbeterd en geeft nu de waarde van 1.44 zonsmassa’s. Als een witte dwerg zwaarder wordt dan 1,44 zonmassa’s, stort hij in tot een neutronenster. Daarbij komt een ongelofelijke hoeveelheid energie vrij – de ster vormt een supernova.

De dubbelster die Karin Sandstrom onderzocht, HR 8210, is van de tweede soort. Als de partner van de witte dwerg aan het einde van zijn waterstofvoorraad komt, gaat hij opzwellen. De ster wordt een rode reus. Materiaal uit de ijle buitenlagen regent dan neer op de witte dwerg. Als deze genoeg massa heeft verzameld, krimpt hij verder in. Overgebleven fusiebrandstof wordt ontstoken en zorgt voor een enorme explosie. De complete ster wordt uit elkaar geblazen en vormt een nevel. Als de aarde te dichtbij is, vernietigen de kosmische stralen en elektromagnetische straling van de ontploffing de ozonlaag. Dat is rampzalig voor het leven op aarde. Maar gelukkig duurt het nog een tijd voor de witte dwerg genoeg massa heeft verzameld. Sandstrom is aan het berekenen hoe lang het nog gaat duren. Voorlopige schattingen lopen in de miljoenen jaren.

Massale uitsterving – al eerder gebeurd?

HR 8210 is waarschijnlijk niet de eerste supernova in de buurt van de aarde. In 2001 vond een team van het Space Telescope Science Institute te Boston, onder leiding van Jesus Maiz-Apellaniz, de narokende resten van een supernova. Rond de tijd dat deze supernova explodeerde stierf een groot deel van het leven in de oceanen af. Ook is in die periode, twee miljoen jaar geleden, een mysterieuze lading isotopen op aarde afgezet. Het lijkt er dus op, dat de aarde wel vaker aan supernova-explosies wordt blootgesteld!

Meer weten:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 mei 2002

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.