Een team van onder andere Amsterdamse astronomen wist de ontwikkeling van een stervende ster vanaf de vroegste momenten in beeld te brengen.
De dood van een superzware ster is een spectaculaire gebeurtenis. Zijn brandstof volledig opgebrand, bezwijkt de kern onder de zwaartekracht waarbij een razendsnelle schokgolf de buitenste lagen van de ster met hoge snelheid de ruimte in knalt. In sommige gevallen gaat zo’n explosie, een supernova, gepaard met een straalstroom die een flits gammastraling produceert – een gammaflits.
Het lukte een internationaal team sterrenkundigen van onder andere de Universiteit van Amsterdam om de ontwikkeling van een supernova razendsnel na het ontstaan te volgen; slechts anderhalf uur na de meting van de gammaflits. Nog nooit eerder werd een supernovasignaal zo snel en uitgebreid na de gammaflits gemeten, schreef het team in vakblad Nature.
Lees ook: Timelapse toont veranderende vorm van supernova
Gammaflits
“Bij het instorten van een superzware ster kan door een razendsnelle ‘straalstroom’, ook wel een jet genoemd, een gammaflits geproduceerd worden”, vertelt astronoom Lex Kaper (Universiteit van Amsterdam) die aan het onderzoek meewerkte en een van de instrumenten, de X-shooter ontwikkelde. “Maar niet elke instortende ster produceert een gammaflits”, gaat de sterrenkundige verder. “Én we zien zo’n jet alleen als die in de richting van de aarde wordt gestuurd.”
Het was dus best bijzonder toen de zogenaamde Burst Alert-telescoop (BAT) op de Swift-satelliet op 5 december 2017 zo’n gammaflits oppikte. Nog bijzonderder was dat de kosmische explosie die de flits veroorzaakte op ‘slechts’ 500 miljoen lichtjaar van de aarde plaatsvond én de gammastraling zwakker was dan normaal, waardoor hij het licht van de supernova niet overstemde. “Dankzij deze omstandigheden konden we supernova vanaf zo’n vroeg stadium zien”, vertelt Kaper.
Het verloop van de dood van een superzware ster en de daarbij horende supernova. In het geval van SN 2017iuk produceerde de jet een gammaflits (b), maar dat gebeurt niet altijd (c). © Nature
Razendsnel
Slechts anderhalf uur na de detectie van de gammaflits hadden ook telescopen uit Spanje, de Verenigde Staten, Polen en Chili de stervende ster, en de daarmee gepaarde supernova SN 2017iuk, in het vizier. “Omdat we er zo vroeg bij waren, konden we hoge snelheden zien die van die jet verwacht worden, tot bijna de snelheid van het licht”, vertelt Kaper. “Daarbij konden we de chemische elementen zien die tijdens de supernova in het binnenste van de ster vormen en naar buiten worden geduwd.”
De buitenlagen van de ster bestaan alleen uit waterstof en helium. “In principe gaat de fusie in de kern door tot de vorming van ijzer”, vertelt Kaper. “Alles zwaarder dan dat, zoals titaan, chroom en nikkel, kost energie om uit fusie te produceren. Die kunnen dus alleen ontstaan dankzij de energie van de supernova.”
Supernova (SN) 2017iuk in zijn sterrenstelsel, 18 dagen na de ineenstorting van de superzware ster. © A. de Ugarte Postigo (IAA/CSIC)
Kosmische explosie
Het onderzoek helpt astronomen beter te begrijpen wat er allemaal gebeurt wanneer een superzware ster zijn laatste adem uitblaast, en dan vooral hoe de interactie is tussen al het materiaal dat bij zo’n kosmische explosie vrijkomt. In de toekomst verwachten de onderzoekers, met de nieuwste meetinstrumenten, nog vaker supernovae vanaf zo’n vroeg stadium te volgen.
“In 1997 zijn we erachter gekomen wat zo’n gammaflits nou precies is”, vertelt Kaper. Onder leiding van Jan van Paradijs en Paul Groot van de Universiteit van Amsterdam toonde men dankzij een nagloeiende gammaflits in zichtbaar licht aan dat de flitsen van buiten onze Melkweg moesten komen. “Leuk natuurlijk dat Nederlandse astronomen vanaf het begin eigenlijk toch zo’n grote rol hebben gespeeld”, besluit Kaper.
Bronnen: Nature, Astronomie.nl, EurekAlert!
Beeld: Anna Serena Esposito/Nature, Nature
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!