18 oktober 2021

SDSS wijst op botsende witte dwergen als oorzaak type Ia supernovae

Credit: NASA/GSFC/D.Berry

Supernovae zijn er in verschillende klassen en de meest bekende is de type Ia supernova, die zich kenmerkt door een vaste maximale lichtkracht. Omdat deze exploderende sterren op hun maximum altijd dezelfde absolute helderheid hebben kunnen ze als goed als indicator voor de afstand worden gebruikt en dat hebben sterrenkundigen gedaan om de afstand tot sterrenstelsels te bepalen, hetgeen in 1998 leidde tot de ontdekking van de versnelde expansie van het heelal, welke veroorzaakt wordt door donkere energie. De vraag die sterrenkundigen al tientallen jaren proberen te beantwoorden is simpel: wat veroorzaakt een type Ia supernova? Alle modellen gaan uit van een witte dwerg, die een thermonucleaire explosie ondergaat als z’n massa de Chandrasekhar-limiet overschrijdt, d.w.z. als z’n massa zwaarder wordt dan 1,4 zonmassa. Maar wat zorgt er voor dat die massa wordt overschreden? Dát is een nabije compagnon bij de witte dwerg en over de identiteit daarvan zijn sterrenkundigen het niet eens. Sommigen denken aan een gewone ster of reuzenster, anderen denken aan een andere witte dwerg. Door het uitspitten van gegevens in een bestaande catalogus van sterren en sterrenstelsels, de welbekende Sloan Digital Sky Survey (SDSS) zou het wel eens kunnen zijn dat de ware identiteit van de compagnon van de witte dwergen die een type Ia supernova worden is achterhaald.

SDSS

Het spectrum van een witte dwerg laat zien dat ‘ie om een onzichtbare compagnon draait.  Credit: Carles Badenes and the SDSS-III team

Witte dwergen in andere sterrenstelsels staan te ver weg om vanaf de aarde in detail waar te nemen. Maar in onze Melkweg kunnen ze wel goed worden waargenomen. Vandaar dat het duo sterrenkundigen Carles Badenes en Dan Maoz onderzoek aan deze objecten deden. Witte dwergen zijn compacte objecten, de zon gepropt in een volume ter grootte van de aarde. Als   de dwergster een compagnon heeft hoeft die vanaf de aarde niet per sé zichtbaar te zijn, maar toch kunnen de sterrenkundigen op een andere manier een compagnon detecteren. Een witte dwerg die ‘ergens’ omheen draait laat sporen na in z’n spectrum. Bewegen de lijnen in het spectrum naar de rode kant, dan wijst dat op een beweging van ons af, bewegen de lijnen naar het blauw dan komt de dwergster naar ons toe, zoals je in de afbeelding hiernaast ziet. Eén probleem: je hebt twee spectra per witte dwerg nodig om zeker te weten dat ‘ie ergens omheen draait en Badenes en Maoz dachten dat de SDSS maar één spectrum per witte dwerg had. Maar op een mooie dag ergens in 2008 liepen ze Robert Lupton tegen het lijf, één van de initiatiefnemers van de SDSS, en die vertelde hun tijdens een bak koffie dat ieder spectrum dat met de SDSS wordt gemaakt bestaat uit drie sub-spectra. Die waren niet echt handig om te analyseren, zaten diep verborgen in de krochten van de SDSS-catalogi, maar door alllerlei algoritmes wisten Badenes en Maoz de sub-spectra toch te gebruiken. Resultaat van dit alles was dat ze uiteindelijk 4000 witte dwergen in de Melkweg wisten te detecteren, waarvan je er 99 in de afbeelding hieronder ziet. Vijftien van die 4000  bleken een andere witte dwerg als compagnon te hebben, iets dat ze kunnen herleiden uit de baanbewegingen en omloopperiode van de zichtbare dwergster.  Berekeningen laten vervolgens zien dat van die vijftien dubbele witte dwergen er één in de honderd jaar zal leiden tot een ‘merger’ – een botsing van de twee dwergen, zoals je in de afbeelding helemaal bovenaan ziet. Eentje in de honderd jaar zo’n botsing van twee witte dwergen. En wat is de frequentie waarmee supernovae van type Ia in sterrenstelsels zoals de Melkweg optreden? Yep je raad het al, ongeveer één keer per honderd jaar. 😀

Credit: Carles Badenes and the SDSS-III team

Bron: SDSS.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.