22 september 2017

Voor het eerst een botsing waargenomen tussen de schokgolf van een supernova en een andere ster

Simulatie van een supernova, waarbij het uitgestoten materiaal van de explosie (rood) in botsing komt met een begeleidende ster (blauw). Hierbij wordt extra veel UV-straling geproduceerd.

Astronomen hebben in groot detail een bijzondere gebeurtenis waargenomen: de schokgolf van een supernova die in botsing is gekomen met een begeleidende ster. De ontdekking is mogelijk gemaakt door meerdere telescopen over de hele wereld aan elkaar te koppelen. Hierbij heeft men in groot detail de botsing kunnen bestuderen.

Op 10 maart 2017 werd een supernova waargenomen in het sterrenstelsel NGC 5643. Met een afstand van 55 miljoen lichtjaar was dit één van de meest nabije supernovae die de laatste jaren gezien zijn. De supernova (die door het leven gaat als SN 2017cbv) werd heel snel gespot – slechts uren nadat hij was “afgegaan”. Mede dankzij deze snelle vangst had men alle tijd om een netwerk van 18 geautomatiseerde telescopen op de explosie te richten.

De supernova 2017cbv was van het type Ia, oftewel een witte dwergster (het restant van een zon-achtige ster) die over zijn limiet is gegaan. Nu kan een een witte dwerg uit zichzelf nooit een supernova worden, hiervoor is echt een begeleider nodig. Maar wat is de aard van deze begeleider? Hierover wordt al 50 jaar gesteggeld binnen de sterrenkundige gemeenschap.

De theorie dat twee witte dwergen met elkaar botsen, om zo een cataclysmische explosie te veroorzaken was de laatste jaren het meest populair. Er bestaat echter een eerdere theorie die stelt dat de begeleider een normale ster moet zijn. Goed, nu heeft men in de lichtcurve van SN 2017cbv een kleine ‘hobbel’ waargenomen – een vluchtige blauwe gloed die wordt geproduceerd door de botsing van de supernova met een begeleidende ster.

Volgens de onderzoekers wijzen de precieze eigenschappen van deze hobbel op het tweede scenario: de begeleider moet een normale ster zijn! Dat betekent dat de witte dwerg materiaal heeft gesnoept van een ster zo’n 20 keer groter dan onze zon. Hierbij is de witte dwerg over de limiet gegaan, met een supernova als resultaat.

Klik hier voor een overzicht van het ontstaan van een type-Ia supernova als gevolg van het botsen van twee witte dwergen.

Klik hier voor een overzicht van het ontstaan van een type-Ia supernova als gevolg van het overhevelen van materiaal van een normale ster naar een witte dwerg.

Bron: University of Arizona

Reacties

  1. alles bij elkaar opgeteld is hier dus sprake van een trio .

  2. Dus die grote ster met 20x de radius van de zon laat zich massa afsnoepen van eentje die minder dan 1.4 x de massa van de zon is… Ik zou zeggen dat degene met de meeste massa (gravitatie) degene is die mag snoepen volgens Newton: F=G M1 M2 /(r^2) en die kleine zijn massa afstaat. Ik zie het al gebeuren dat de maan onze dampkring steelt…

    • Die kleinere van de twee is een compacte witte dwerg (1,4 keer de zon gepropt in een bol zo groot als de aarde). Die laat zich geen massa afsnoepen hoor, dat gaat echt van de grote naar de kleine.

      • Ben er nog even ingedoken Arie, zo´n witte dwerg is een ingestorte rode reus die al veel massa heeft “verdampt” voor de collaps. Dus de compactheid zegt niet zo veel over de netto overgebleven massa na de instorting. Het kan dus niet anders dan dat de witte dwerg initieel als rode reus veel meer massa had dan zijn opgepeuzelde begeleider.

        • De zon zal later ook een rode reus worden. De massa van rode reuzen ligt tussen 0,3 en 8 zonsmassa, dus ze zijn niet heel veel zwaarder dan de zon óf zelfs lichter. Maar voor witte dwergen is er een duidelijke massalimiet: 1,4 zonsmassa, de limiet van Chandrasekhar. De begeleider van de witte dwerg was volgens het bericht zo’n 20 keer groter dan onze zon. Met groter weet ik niet of wordt bedoeld qua omvang of qua massa. Als het de eerste betreft hoeft die ster niet meer massa te hebben gehad dan de witte dwerg in z’n rode reusstadium. Is ‘ie ster 20 keer zo veel massa als de zon had, dan was ‘ie zeker veel massiever dan de witte dwerg in z’n vorige stadium.
          Los hiervan: witte dwergen bestaan grotendeels uit gedegenereerde – ontaarde – electronen. Die zitten zeer compact op elkaar, z’n dichtheid is pakweg een miljard kg per kubieke meter (op aarde is dan 5400 kg per kubieke meter), 200.000 keer dichter de de aarde. Dat trekt zo’n begeleider niet even los om materie naar zich toe te halen.

          • Ik ben benieuwd wat de uiteindelijke conclusie zal zijn, wellicht zijn er nog meer opties. Ligo zou dit toch ook opgepikt moeten hebben zou je denken, tis om de hoek 🙂 . Mischien heeft Kip Thorne nog wat ideeën.

        • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

          Het klopt dat een witte dwerg het restant is van een rode reus, waarbij het grootste deel van zijn massa inderdaad is verdampt. Het gaat ongeveer als volgt: iedere ster tussen de 0,3 en 8 zonnemassa’s zal ooit in zijn leven een rode reus worden. De buitenlagen worden uiteindelijk uitgestoten, terwijl de kern zal blijven instorten totdat de boel door degeneratieve elektronen in bedwang wordt gehouden.

          Deze kern zal instorten omdat fusiereacties hier uiteindelijk stoppen. Na een fase van waterstof-kernfusie volgt een fase van helium-kernfusie en waterstof-mantelfusie. De massa is echter onvoldoende om ooit tot een volgende fase van kernfusie over te gaan. Fusieprocessen stoppen in de kern. Hierdoor heeft deze geen tegendruk tegen zwaartekracht en zal deze instorten tot een witte dwerg. Ondertussen zal waterstoffusie in de mantel op hol slaan, met het uitstoten van zo’n beetje de gehele ster tot gevolg. Het resultaat is dan een witte dwerg die altijd een maximale massa zal hebben van 1,4 zonnemassa’s.

          Sterren met minder dan 0,3 zonnemassa’s (rode dwergen) zullen nooit overgaan tot heliumfusie. Het is niet bekend wat hun evolutie zal zijn, aangezien de gemiddelde levensduur van zo’n ster veel langer is dan de huidige leeftijd van het universum. Vermoedelijk zal ook hierbij een witte dwerg het eindresultaat zijn, maar dan zonder een rode reuzenstadium.

          Sterren met meer dan 8 zonnemassa’s zullen in staat zijn om voorbij heliumfusie te gaan. Koolstoffusie, zuurstoffusie, siliciumfusie, noem maar op. Je krijgt dan een gelaagde ui-structuur. Ook hier zal de ster gaan uitdijen als gevolg van (allerlei soorten) mantelfusie (of schilfusie), dit heet een rode superreus. Ook hier zal de kern uiteindelijk gaan inkrimpen, maar de massa van die kern zal altijd hoger zijn dan 1,4 zonnemassa’s. Dat betekent dat degeneratieve elektronendruk onvoldoende zal zijn om de witte dwerg stabiel te houden. Nee, het instorten gaat verder, véél verder, totdat degeneratieve neutronendruk de boek stabiel zal houden. Het resultaat is dan een object met de dichtheid van een atoomkern – de neutronenster. De rest van de ster zal op deze neutronenster klappen, terug stuiteren en weggeblazen worden in de vorm van een supernova.

          LIGO is bij lange na niet gevoelig genoeg om eventuele zwaartekrachtgolven op te vangen van deze gebeurtenis. Daarvoor zijn toch echt zwarte gaten noodzakelijk!

          • @Nico

            Het gaat om de dichtheid. De ontsnappingssnelheid op Aarde is 11,2 km/s. Maar als je de Aarde oppropt tot een zwart gat van 0,8cm diameter, is de ontsnappingssnelheid de snelheid van licht, alhoewel de totale masse gelijk is gebleven. Dus de grotere ster heeft een kleinere dichtheid, dus kleinere ontsnappingssnelheid aan de oppervlakte. Zie ook de R^2 in je formule

            De ontsnappingssnelheid van een witte dwerg is 6000km/s, die van onze Zon b.v. iets van 40km/s

  3. @K.J. Ik zie geen beantwoordingskadertje, dus ff hier de reactie. Die R^2 in Newton´s formule is de afstand tussen de 2 massa´s (en niet de radius van de massa) dus die veranderd niets aan F, ook als je het volume van de massa in een speldenknop veranderd. Dus de dichtheid is niet van belang in DEZE formule. https://nl.wikipedia.org/wiki/Gravitatie.wet_van_Newton .Maar wellicht komt er meer bij kijken, ik kan me voorstellen dat het bijv. bij 2 overlappende massa´s (gas/gas, gas/vloerbaar of vaste stof) wat ingewikkelder wordt. Daar is ook een formule voor waar wel de radius van de massa in voorkomt, de wortel uit 2GM/r

Laat wat van je horen

*