Site pictogram Astroblogs

Twijfels of type Ia supernovae wel als afstandsindicator kunnen worden gebruikt

Credit: NASA/JPL-Caltech

Al tientallen jaren worden type Ia supernovae door sterrenkundige gebruikt als ‘standaardkaars’, als indicator om hun afstand te schatten. Meet je van een supernova in een ander sterrenstelsel z’n helderheid tijdens de piek – men noemt dat de schijnbare helderheid – en weet je ook z’n absolute helderheid, da’s de de helderheid die de supernova zou hebben als ‘ie zich op exact 10 parsec afstand zou bevinden, dan kan je z’n afstand tot de aarde berekenen. En van type Ia supernovae kennen we de absolute helderheid, want alle type Ia SN ‘progenitors’, de witte dwergsterren die een thermonucleaire explosie ondergaan, doen dat zodra ze de Limiet van Chandrasekhar bereiken, een massa van pakweg 1,4 zonsmassa. Ehh…. nou ja, die veronderstelling dat we de absolute helderheid van type Ia SN kennen wordt nu in twijfel getrokken. Onderzoek van een team van sterrenkundigen onder leiding van Maria Bergemann (Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg) laat namelijk zien dat type Ia SN ook andere absolute helderheden kunnen hebben.

Credit: NASA, ESA and A. Feild (STScI).

Bergemann en haar groep hebben gekeken naar 42 sterren in de Melkweg en daarvan hebben ze bestudeerd hoe de verhouding van mangaan en ijzer er in hun atmosfeer uit ziet. Mangaan wordt niet in gewone sterren geproduceerd, maar in supernovae. Verschillende types supernovae leveren verschillende verhoudingen van ijzer en mangaan op, elementen die terechtkomen in de gas- en stofwolken, waaruit later weer sterren worden geboren. Uit de waarnemingen blijkt dat de specifieke verhouding van ijzer en mangaan, geproduceerd door type Ia supernovae constant is. Ook buiten de Melkweg, in sterrenstelsels in de Lokale Groep, blijkt de verhouding constant te zijn.

Van type Ia supernovae is de algemene gedachte dat het witte dwergen betreft die een nabije rode reuzenster hebben en die daarvan materie onttrekken door hun zwaartekracht. Als ze door die overdracht op een gegeven moment de limiet van Chandrasekhar hebben, dan exploderen ze, zoals ze zien in de afbeelding hierboven. Uit het werk van Bergemann et al blijkt dat ook andere mechanismen om een type Ia SN te produceren de waargenomen ijzer-mangaan verhouding kunnen hebben veroorzaakt. Dit type supernova kan namelijk ook onstaan doordat er twee witte dwergen tegen elkaar botsen en dan exploderen of door een zogeheten ‘dubbele detonatie’, waarbij er in de kern van koolstof en zuurstof van de witte dwerg een tweede explosie optreedt – zie de afbeelding hieronder.

Credit: R. Hurt/Caltech-JPL, Composition: MPIA graphics department.

Bij die alternatieve mechanismen voor een type Ia SN hoeft de Limiet van Chandrasekhar helemaal niet gehaald te worden en dat betekent dat de absolute helderheid helemaal niet gelijk hoeft te zijn. Bergemann en haar groep denken dat maar liefst driekwart van alle type Ia supernovae niet geproduceerd zijn door witte dwergen met een rode reus in de buurt, maar door één van de alternatieve mechanismen. En daarmee is de betrouwbaarheid van type Ia supernovae als standaard kaars in twijfel getrokken. Er is al jaren een debat gaande over de expansie van het heelal – de zogeheten Hubble-spanning – en in dat debat nemen de afstandsbepalingen met behulp van type Ia SN een belangrijke rol in. Type Ia SN vormen een onderdeel van de kosmische afstandsladder, die gebruikt wordt om de expansie van het heelal te meten door te kijken naar afstandsindicatoren in het huidige heelal, zoals Cepheïden en type Ia supernovae. Van Cepheïden werd onlangs al opgemerkt dat ze niet zo heel betrouwbaar zijn als indicator en nu wordt dat dus ook geroepen van type Ia SN.

Impressie van de kosmische afstandsladder. Credit: NASA/JPL-Caltech.

Met de uitgave van de derde uitgave van gegevens van de Europese Gaia missie (DR3) hoopt men meer te weten te komen over de ijzer/mangaan verhouding in sterren en daarmee van de ware aard van de progenitors van type Ia SN. Hier het vakartikel van Bergemann et al, te verschijnen in Astronomy & Astrophysics. Bron: Centauri Dreams.

Mobiele versie afsluiten