16 april 2024

De kilonova van GW170817 was een perfect symmetische explosie

Artistieke weergave van een kilonova. credit: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science

Op 17 augustus 2017 ontdekten sterrenkundigen een uitbarsting in een sterrenstelsel 140 miljoen lichtjaar van ons vandaan, die zowel gepaard ging met zwaartekrachtgolven als met electromagnetische straling. De uitbarsting in EM-straling kreeg de naam AT2017gfo, de zwaartekrachtgolven die met LIGO en Virgo werden gedetecteerd kregen de naam GW170817. AT2017gfo bleek een kilonova te zijn, een uitbarsting als gevolg van twee botsende neutronensterren. Nu blijkt dat de explosie als gevolg van die botsing perfect symmetrisch is verlopen, dat het een perfecte bolvorm opleverde, die steeds maar uitdijde. En dat is opmerkelijk, want men had eerder bij zo’n botsing een asymmetrische explosie verwacht. Albert Sneppen (Universiteit van Kopenhagen) en zijn team hebben kilonova AT2017gfo bestudeerd. Kort voorafgaand aan de botsing en samensmelting draaiden de twee neutronensterren een paar honderd keer per seconde (!) om het gemeenschappelijk zwaartepunt. Van de explosiewolk die vervolgens bij de samensmelting (Engels: ‘merger’) ontstond dacht men dat die plat en asymmetrisch zou zijn. Maar de berekening van Sneppen en zijn collega Darach Watson (Niels Bohr Institute) laten zien dat de samensmeting juist een perfect symmetrische explosie opleverde.

Illustratie van een sferische explosie. Credit: Albert Sneppen

Hoe de explosie zo symmetrisch kon zijn is niet duidelijk, maar de sterrenkundigen hebben er wel ideeën over. Zo denken ze dat er een enorme hoeveelheid energie voor nodig is om de explosie sferisch te maken, door hem als het ware glad te strijken en van een asymmetrische explosie te veranderen in een symmetrische explosie. Er heeft dus vermoedelijk meer energie in de kern van de explosie gezeten dan men eerst dacht. Men denkt dat de twee botsende neutronensterren heel kort één zeer zware neutronenster vormden, die vervolgens ineenstortte tot een zwart gat, een hypothese waar ik het eerder over had. Men denkt dat in die zeer korte fase het magnetische veld van de neutronenster een soort van magnetische bom vormde, die vrijkwam toen het zwarte gat werd gevormd. Het is de energie van die magnetische bom die mogelijk gezorgd heeft voor de gladstrijking van de explosie en daarmee voor de symmetrische explosie.

Er blijven ook nog wel andere vragen rondom de kilonova onbeantwoord, zoals over de zware elementen zoals goud, uranium, krypton en strontium, waarvan de waarnemingen niet aansluiten bij de modellen daarover. Mogelijk dat neutrino’s van invloed zijn op de productie van die zware elementen, maar hoe dat precies gaat is nog niet duidelijk.

Dát de explosie van de twee neutronensterren zo symmetrisch verliep biedt volgens de sterrenkundigen nog een andere interessante mogelijkheid, namelijk dat kilonovae zoals AT2017gfo gebruikt kunnen worden als betrouwbare afstandsindicator in het heelal. Bij asymmetrische explosies hangt de lichtkracht sterk af van onder welke hoek je er tegenaan kijkt en dat maakt het gebruik ervan als afstandsindicator onzeker, maar symmetrische explosies kunnen wel daarvoor gebruikt worden. Het is dan wel nodig dat meer kilonovae worden ontdekt.

In Nature verscheen dit vakartikel over het onderzoek aan de explosie van de kilonova in 2017. Bron: Universiteit van Kopenhagen.

Share

Speak Your Mind

*