Wanneer sterren zoals onze zon sterven, hebben ze de neiging om uit te gaan met een gejammer in plaats van een knal – tenzij ze toevallig deel uitmaken van een dubbelster (twee) sterrenstelsel dat een supernova-explosie zou kunnen veroorzaken.
Nu hebben astronomen voor het eerst de radiosignatuur van zo’n gebeurtenis gedetecteerd in een melkwegstelsel op meer dan 400 miljoen lichtjaar afstand. De bevinding, gepubliceerd op 17 mei in Natuurhet heeft verleidelijke aanwijzingen over hoe de ster van het bedrijf moet zijn geweest.
Een explosieve sterdood
Terwijl sterren die tot acht keer zwaarder zijn dan onze zon zonder nucleaire brandstof in hun kernen beginnen te komen, zwellen hun buitenste lagen op. Dit proces creëert de kleurrijke gaswolken die misleidend bekend staan als planetaire nevels en laat een dichte, compacte hete kern achter die bekend staat als een witte dwerg.
Onze eigen zon zal deze overgang over ongeveer 5 miljard jaar ondergaan, daarna langzaam afkoelen en verdwijnen. Als een witte dwerg echter op de een of andere manier massa wint, treedt een zelfvernietigingsmechanisme in werking wanneer hij zwaarder wordt dan ongeveer 1,4 keer de massa van onze zon. De resulterende thermonucleaire explosie vernietigt de ster in een karakteristiek type explosie dat een type Ia supernova wordt genoemd.
Maar waar zou de extra massa vandaan komen om zo’n explosie aan te wakkeren?
Vroeger dachten we dat het gas kon worden onttrokken aan een grotere begeleidende ster in een krappe baan. Maar sterren hebben de neiging om rommelig te eten en overal gas te morsen. Een supernova-explosie zou elk gemorst gas schokken en laten gloeien op radiogolflengten. Ondanks tientallen jaren zoeken is er echter nog nooit een jonge Type Ia supernova gedetecteerd met radiotelescopen.
In plaats daarvan zijn we gaan geloven dat Type Ia supernova’s paren witte dwergen moeten zijn die naar binnen spiraalsgewijs bewegen en op een relatief schone manier samensmelten, zonder gas achter te laten om te shockeren – en geen radiosignaal.
Een zeldzaam type supernova
Supernova 2020eyj werd op 23 maart 2020 ontdekt door een telescoop in Hawaï. De eerste zeven weken gedroeg hij zich vrijwel hetzelfde als elke andere type Ia supernova.
Maar gedurende de volgende vijf maanden stopte het met vervagen in helderheid. Rond dezelfde tijd begon het kenmerken te vertonen die wezen op een gas dat ongebruikelijk rijk was aan helium. We begonnen te vermoeden dat Supernova 2020eyj behoorde tot een zeldzame subklasse van Type Ia supernova’s, waarbij de explosiegolf, met een snelheid van meer dan 10.000 kilometer per seconde, gas wegvaagt dat alleen uit de buitenste lagen van een overlevende begeleidende ster had kunnen worden gestript. .
Om ons vermoeden te bevestigen, besloten we te controleren of er genoeg gas was dat verstoord was om een radiosignaal te produceren. Omdat de supernova te ver naar het noorden ligt om waar te nemen met telescopen zoals de Australian Compact Array Telescope nabij Narrabri, hebben we in plaats daarvan een reeks radiotelescopen verspreid over het VK gebruikt om de supernova ongeveer 20 maanden na de explosie waar te nemen.
Tot onze verbazing hadden we de eerste duidelijke detectie van een ‘baby’ type Ia supernova op radiogolflengten, ongeveer vijf maanden later bevestigd door een tweede waarneming. Zou dit het ‘rokende pistool’ kunnen zijn dat niet alle Type Ia supernova’s worden veroorzaakt door de samensmelting van twee witte dwergen?
Geduld loont
Een van de meest opmerkelijke eigenschappen van Type Ia supernovae is dat ze allemaal bijna dezelfde maximale helderheid lijken te bereiken. Dit komt overeen met het feit dat ze allemaal een vergelijkbare kritische massa hebben bereikt voordat ze exploderen.
Het is precies dit kenmerk waardoor astronoom Brian Schmidt en zijn collega’s eind jaren negentig tot hun Nobelprijswinnende conclusie kwamen: dat de uitdijing van het heelal sinds de oerknal niet door de zwaartekracht vertraagt (zoals iedereen verwachtte), maar versnelde. door de effecten. van wat we nu donkere energie noemen.
Dus type Ia supernova’s zijn belangrijke kosmische objecten, en het feit dat we nog steeds niet precies weten hoe en wanneer deze stellaire explosies plaatsvinden, of wat ze zo consistent maakt, heeft astronomen gealarmeerd.
In het bijzonder, als het samenvoegen van witte dwergparen in totale massa tot bijna drie keer de massa van onze zon kan variëren, waarom zouden ze dan allemaal ongeveer dezelfde hoeveelheid energie vrijgeven?
Onze hypothese (en de radiobevestiging) dat Supernova 2020eyj plaatsvond toen er genoeg heliumgas van de begeleidende ster op het oppervlak van de witte dwerg werd gestript om het net boven de massalimiet te duwen, biedt een fysische verklaring voor deze coherentie.
De vraag is nu waarom we dit radiosignaal niet eerder hebben gezien in andere type Ia supernova’s. Misschien probeerden we ze te snel na de explosie te lokaliseren en gaven we het te gemakkelijk op. Of misschien zijn niet alle begeleidende sterren zo heliumrijk en wonderbaarlijk in het afwerpen van hun gasvormige buitenlagen.
Maar zoals ons onderzoek heeft aangetoond, loont geduld en doorzettingsvermogen soms op manieren die we nooit hadden verwacht, waardoor we het stervende gefluister van een verre ster kunnen horen.
Tijdschrift informatie:
Natuur
