Nieuw type deeltjesversneller in Melkweg ontdekt

Utrechtse onderzoekers hebben een nieuwe locatie van deeltjesversnelling ontdekt in supernovarest Cassiopeia A. Dat supernovaresten deeltjes tot hoge energieën versnellen, was al bekend; ruim tien jaar geleden werd het directe bewijs geleverd dat dit aan de buitenkant van zo’n restant gebeurt. Nu blijkt dat in Cassiopeia A de deeltjesversnelling ook aan de binnenkant plaatsvindt. De Utrechtse promovenda Eveline Helder en haar begeleider Jacco Vink hebben dit gepubliceerd in het Amerikaanse tijdschrift The Astrophysical Journal. Elke dag bombarderen talloze deeltjes uit de ruimte onze aardatmosfeer. Deze deeltjes hebben zeer hoge energieën: hoger nog dan de deeltjesversneller LHC in Genéve kan bereiken. Al sinds halverwege de vorige eeuw hebben wetenschappers een vermoeden waar een deel van die deeltjes wordt versneld: bij supernova-explosies, waarin zware sterren aan hun einde komen. Wat overblijft na een supernova-explosie is een neutronenster of een zwart gat. De expanderende schokgolf, die het omliggende materiaal opveegt, blijft nog zo’n 100.000 jaar zichtbaar. Achter deze schokgolf ontwikkelt zich een tweede schokgolf, die naar binnen is gericht. De voorwaartse schokgolf is verantwoordelijk voor het versnellen van de deeltjes, die hoofdzakelijk bestaan uit de opgeveegde materie. Cassiopeia A is met een leeftijd van 330 jaar een van de jongste supernovaresten in de Melkweg ^[1]Een supernova die overigens nergens op Aarde ten tijde van de explosie (˜1680) werd waargenomen, vermoedelijk door verduistering van het zichtbare licht ervan door interstellaire stofwolken. Uit een nauwkeurige analyse van een opname gemaakt door de Amerikaanse röntgensatelliet Chandra, blijkt dat in Cassiopeia A niet alleen de expanderende schokgolf aan de buitenkant deeltjes versnelt, maar ook de binnenwaartse schokgolf. De deeltjes die daar versneld worden bestaan dan ook niet uit opgeveegde materie van rond de ster, maar uit materiaal van de ster zelf. In een artikel in dezelfde editie van The Astrophysical Journal toont een andere promovenda van Vink, Klara Schure, aan dat Cassiopeia A is geëxplodeerd als een rode superreus. Zij leidt dit op basis van computersimulaties af uit de mate van asymmetrie van de explosie, in de vorm van de jets. Sinds een aantal jaar is bekend dat Cassiopeia A, de helderste radiobron aan de hemel, twee jets in tegenovergestelde richting heeft. Haar onderzoek laat zien dat de asymmetrie niet altijd lang zichtbaar blijft en dat een supernovarest, afhankelijk van zijn omgeving, alsnog een sferische vorm kan aannemen. Het feit dat de jets in Cassiopeia A nog te zien zijn geeft aan dat de ster explodeerde als een rode superreus, en niet als een zeer zware Wolf-Rayetster, wat lang is verondersteld. Bron: NOVA.