Site pictogram Astroblogs

Tsja, drie soorten type Ia supernovae maakt afstandsbepaling wel lastig

Een type Ia supernovae (linksonder). Dit was SN 1994D in NGC 4526. Credit: High-Z Supernova Search Team/HST/NASA

Eén van de belangrijkste methodes om afstanden in het heelal te meten is die waarbij gebruik wordt gemaakt van de type Ia supernovae. Dat zijn witte dwergen die een thermonucleaire explosie ondergaan als ze door massatoevoer zwaarder worden dan 1,4 zonsmassa, de zogeheten Limiet van Chandrasekhar, vernoemd naar haar ontdekker Subramanyan Chandrasekhar, die ‘m tussen 1931 en 1935 formuleerde. Sterrenkundigen herkennen de Ia supernovae aan hun spectrum: geen waterstof (H I), wel absorptielijnen van geïoniseerd silicium (Si II), nikkel en ijzer tijdens het maximum. Omdat ze altijd exploderen bij een massa van 1,4 keer die van de zon is hun absolute lichtsterkte altijd hetzelfde, visueel -19,3 (vijf miljard keer zo helder als de zon). Tenminste, dat is het geval als er één type Ia supernova is. Maar wat blijkt steeds meer uit onderzoek: dat er niet één type Ia supernova is, maar… drie! In een recent artikel in Science (helaas achter een paywall) beschrijft Daniel Clery dat er maar liefst drie mechanismen blijken te zijn waarop een witte dwerg te zwaar kan worden en dan kaboom doet. Hieronder een illustratie van de drie mechanismen, daaronder een uitleg.

Credit: Daniel Clery

  1. De klassieke type Ia supernova is een witte dwerg, waar een rode reus bij staat. Qua massa zijn de twee objecten ongeveer gelijk. De witte dwerg trekt materie aan van de rode reus, vooral waterstof, en dat kan er dan voor zorgen dat in het centrum koolstof gaat fuseren, hetgeen op haar beurt weer kan leiden tot een thermonucleaire explosie. Dat gebeurt als de Limiet van Chandrasekhar wordt bereikt en de witte dwerg z’n buitenlagen wegblaast.
  2. Dan zijn er de gevallen waarbij twee witte dwergen om elkaar draaien en op een gegeven moment botsen en samensmelten. Als dat gebeurt kan in de héél zware witte dwerg die ontstaat ook fusie van koolstof plaatsvinden en dan krijg je na enkele seconden een explosie. Die explosie kan alleen erg asymmetrisch zijn en de witte dwerg die ‘m veroorzaakt is zwaarder dan 1,4 zonsmassa.
  3. Dan is er de situatie óók met twee witte dwergen, alleen vindt er geen botsing en samensmelting plaats, maar ‘steelt’ de ene witte dwerg helium van de ander. Er bouwt zich een heliumlaag op die ene witte dwerg en op een gegeven moment explodeert die laag. De schokgolven van die laag gaan ook richting kern van de witte dwerg en die zal dan exploderen. Dan gebeurt met een witte dwerg die lichter is dan 1,4 zonsmassa. De andere witte dwerg zal daarbij weggekatapulteerd worden.

Kortom, drie soorten type Ia supernovae met verschillende massa’s. Dat maakt het lastig om met deze supernovae afstanden in het heelal te meten. Samen met onder andere de parallax-methode en de veranderlijke sterren Cepheïden maken de type Ia supernovae deel uit van de Kosmische Afstandsladder, die gebruikt wordt om afstanden in het lokale heelal te meten (zie de grafiek hieronder, kpc=3.200 lichtjaar, Mpc=3.200.000 lichtjaar).

Credit: brews_ohare / Wikipedia.

De type Ia supernovae spelen een belangrijke rol in de discussie over de vraag met welke snelheid het heelal uitdijt, een discussie die draait om de constante van Hubble en die daarom de Hubble-spanning wordt genoemd. Bron: Francis Naukas.

Mobiele versie afsluiten