Voor het eerst is een vroege voorloper van een kilonova ontdekt

Sterrenkundigen zijn er in geslaagd om voor het eerst een stersysteem waar te nemen dat een vroege voorloper is van een zogeheten kilonova, de explosie die het gevolg is van de botsing en samensmelting van twee neutronensterren, waarbij zware elementen zoals goud worden geproduceerd. Stersystemen die ooit in de toekomst als kilonova zullen eindigen zijn zeer zeldzaam: geschat wordt dat er in het gehele Melkwegstelsel maar tien van die systemen zijn. Net zo zeldzaam zijn daarom de kilonova zelf. Met zekerheid is er eentje waargenomen, de kilonova GW170817, waarvan op 17 augustus 2017 de zwaartekrachtgolven werden gedetecdteerd door het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory LIGO, dat samenwerkt met de Virgo-interferometer in Italië. Naast die zwaartekrachtgolven werd ook straling in verschillende delen van het spectrum waargenomen van deze botsing van neutronensterren, hét verschil met botsende zwarte gaten, die ‘schone’ botsingen opleveren met alleen zwaartekrachtgolven en géén straling. Zo’n kilonova is feitelijk de explosie die het gevolg is van de botsing van de twee neutronensterren, een explosie die minder zwaar is dan een supernova, vandaar de term kilonova. GW170817 vond niet plaats in de Melkweg, maar in NGC 4993, een lensvormig sterrenstelsel in het sterrenbeeld Hydra (Waterslang).

Het stersysteem dat in de verre toekomst een kilonova zal worden heet CPD-29 2176, 11.400 lichtjaar van ons verwijderd, dús in het Melkwegstelsel. Het werd als eerste ontdekt door NASA’s Neil Gehrels Swift Observatorium in de ruimte, later is het bestudeerd met de SMARTS 1.5-meter Telescoop van het Cerro Tololo Inter-American Observatorium in Chili. CPD-29 2176 bestaat uit een neutronenster met vlak daarbij in de buurt een zware ster. Die neutronenster moet ontstaan zijn door een supernova, maar omdat die andere ster er zo dichtbij staat moet die supernova niet zo ster zijn geweest als een gewone supernova, want anders was die begeleider compleet weggevaagd. Men denkt daarom dat er sprake moet zijn geweest van een ‘ultra-stripped supernova’, in het Nederlands een ontmantelde supernova. Dat betekent dat vóór de supernova-explosie de ster die zou gaan uitbarsten al een groot deel van zijn buitenlagen aan zijn begeleider is kwijtgeraakt, zodat de daaropvolgende supernova minder heftig is, omdat er weinig buitenlagen zijn overgebleven om weg te blazen. Dat resulteerde dus in één ster wiens kern na een niet zo heftige supernova implodeerde tot neutronenster, en één ster die groter was geworden door de massatoevoer van de andere ster en die nu nog steeds aan het stralen is. Nu gebeurt precies het omgekeerde: de ster raakt massa van zijn buitenlagen kwijt aan de neutronenster in de buurt. Ook de ster zal dus in de toekomst eindigen als ontmantelde supernova en ook dat zal een neutronenster opleveren, de tweede neutronenster in het systeem CPD-29 2176. En dan is tenslotte het wachten op de nadering van de twee neutronensterren, totdat ze op een dag zullen botsen en samensmelten (zie de infografiek hierboven). Maar dat maken wij niet meer mee.

Meer informatie vind je in het vakartikel van Noel D. Richardson, Clarissa M. Pavao, Jan J. Eldridge, Herbert Pablo, André-Nicolas Chené, Peter Wysocki, Douglas R. Gies, George Younes, Jeremy Hare. A high-mass X-ray binary descended from an ultra-stripped supernova. Nature, 2023; 614 (7946): 45.

Bron: NOIRLab.