17 november 2017

‘Voorganger’ van Tycho’s supernova was niet “heet en helder”

Deze röntgenopname van Tycho’s supernovarestant lat een expanderende schokgolf zien.

Een internationaal team van wetenschappers heeft onderzoek gedaan naar het restant van de beroemde Tycho-supernova. Hieruit is gebleken dat het een supernova moet zijn geweest van een andere herkomst dan gedacht. Het volgende staat vast: het moet een Type Ia supernova zijn geweest. Deze kunnen echter op twee verschillende manieren ontstaan.

Supernova’s van het type Ia zijn van pertinent belang voor de kosmologie. Ze fungeren immers als standaardkaarsen om afstanden in het heelal te kunnen bepalen. Daarnaast spelen ze een belangrijke rol in de chemische evolutie van sterrenstelsels. Helaas is de herkomst van dit soort explosies niet helemaal duidelijk.

De ‘eerste manier’ waarop een Typa Ia supernova kan ontstaan: een witte dwerg die geleidelijk materiaal overhevelt van een begeleider tot dat de limiet wordt bereikt.

Het is bekend dat een type Ia supernova het gevolg moet zijn van een witte dwergster (het restant van een zon-achtige ster) die over zijn limiet is gegaan, hetgeen geresulteerd heeft in een thermonucleaire explosie. Deze limiet wordt de Chandrasekhar-limiet genoemd en komt overeen met 1,4 zonnemassa’s. Wordt een witte dwerg zwaarder dan dat, dan is een gigantische knal het resultaat. Maar hoe kan een witte dwerg over deze limiet gaan?

Daar zijn twee manieren voor. In de eerste plaats kan een witte dwerg in een rustig tempo materiaal overhevelen van een begeleidende ster. Hierbij zal de witte dwerg geleidelijk in massa toenemen, totdat de limiet wordt bereikt en de dwergster zichzelf aan stukken zal blazen. In de tweede plaats kan de toename in massa ook heel plotseling gaan, als twee witte dwergen met elkaar in botsing komen.

De ‘tweede manier’ waarop een Typa Ia supernova kan ontstaan: twee witte dwergen die met elkaar in botsing komen en zo een ‘nieuwe’ witte dwerg vormen die direct en abrupt over zijn limiet gaat. 

Goed, nu is uit onderzoek gebleken dat een witte dwerg die geleidelijk materiaal overhevelt van een begeleider een krachtige bron van röntgen- en UV-straling zal worden. Dat komt doordat de witte dwerg als gevolg van de massa-overdracht enorm in helderheid en temperatuur zal toenemen. Het gevolg is een bolvormige, geïoniseerde regio rondom de witte dwergster, met een diameter van 30 tot 300 lichtjaar.

Zodra de witte dwerg ontploft, zal de bron van de ioniserende straling verdwijnen. Toch zal het enige tijd duren voordat het interstellaire gas opnieuw neutraal zal worden – ruim 100.000 jaar. Dat betekent dat het detecteren van geïoniseerde straling in de omgeving van het restant van een type Ia supernova de wetenschap veel kan vertellen over de herkomst van de supernova.

Rondom het restant van Tycho’s supernova (die 445 jaar geleden is waargenomen door de beroemde Deense astronoom) is echter nauwelijks geïoniseerd gas aangetroffen. Dat betekent dat deze supernova het resultaat moet zijn geweest van twee witte dwergen die met elkaar in botsing zijn gekomen. De ‘voorganger’ van deze explosie kan dus helemaal niet “heet en helder” zijn geweest, in tegenstelling tot de verwachting. Andere, meer exotische, verklaringen behoren echter tot de mogelijkheden.

Bron: Max-Planck-Institut für Astrophysik

Laat wat van je horen

*