8 maart 2021

3D simulatie gemaakt van superheldere supernovae, die bruikbaar zijn als kosmologische afstandsmeter

Credit: Ken Chen

Je hebt supernovae in divers soorten, exploderende sterren die in korte tijd honderden miljoenen tot meer dan een miljard keer de lichtkracht van de zon kunnen bereiken. Maar je hebt altijd baas boven baas en daarom zijn er ook de zogeheten superheldere supernovae, in het Engels superluminous supernovae (SLSNe), die wel honderd keer zo lichtsterk kunnen zijn als gewone supernovae. Van deze superklasse van exploderende sterren ving ik pas twee interessante berichten op:

  • Ten eerste dat een team van sterrenkundigen erin geslaagd is om een driedimensionale simulatie van SLSNe te maken. Men vermoedt dat deze supernovae veroorzaakt worden door een exploderende magnetar, een snel roterende neutronenster met een uitzonderlijk sterk magnetisch veld. Ken Chen (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Taiwan) en z’n team hebben dat gedaan en de resultaten ervan gepubliceerd in the Astrophysical Journal. Uitkomst van de 3D-simulaties: er vormt zich op twee schalen een zogeheten hydrodynamische instabiliteit in de exploderende ster. De ene instabiliteit bevindt zich in de hete bubbel die wordt geactiveerd door de magnetar, de andere vindt plaats wanneer de naar buiten gerichtte schokgolf van de jonge supernova tegen het gas in de omgeving botst, gas dat door de ster eerder al was uitgestoten. Ook blijkt de gevormde magnetar in staat om silicium en calcium tot snelheden van wel 12.000 km/s weg te stoten, hetgeen brede emissielijnen van deze elementen oplevert, die ook waargenomen zijn bij SLSNe. Zelfs ‘zwakke’ magnetars blijken volgens de 3D-simulaties in staat om ijzer, dat diep vanuit de supernova komt, uit te werpen tot snelheden van wel 5000 tot 7000 km/s. Hierboven en hieronder zie je fragmenten uit de 3-D simulatie.

    Uit de kern van de imploderende ster bevindt zich een magnetar. Die stoot twee grote jets uit, die zo’n 10.000 km groot zijn. Credit: Ken Chen

  • Ten tweede dat een ander team waarnemingen aan 20 SLSNe heeft gebruikt om daarmee een zogeheten Hubble-diagram te maken, een diagram dat min of meer de expansiesnelheid van het heelal laat zien. Tot nu toe werden daar vooral type Ia supernovae voor gebruikt, exploderende witte dwergen. Maar volgens C. Inserra et al zijn ook de lichtsterkere SLSNe goed bruikbaar daarvoor. Conclusies willen ze nog niet trekken op basis van het kleine aantal dat ze gebruikt hebben, maar in een vervolgonderzoek willen ze gebruikmaken van 847 SLSNe en dan moet er meer te zeggen zijn over de expansiesnelheid van het heelal. Hier hun vakartikel. Conclusie daaruit: “This paper represents the proof-of-concept for superluminous supernova cosmology, and demonstrates they can provide an independent test of cosmology in the high-redshift ($z>1$) universe.” Hieronder een grafiek met de resultaten van het onderzoek aan de 20 SLSNe.

    Credit: C. Inserra et al.

Bron: Phys.org + Arxiver.

Speak Your Mind

*

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