Ster SN 2023ixf, die in zijn eindstrijd enorme hoeveelheden materie uitspuwt. Credits; Melissa Weiss, Harvard CfA
In het Windmolenstelsel, bevindt zich de ster SN 2023ixf, die in mei j.l. in een supernova geëxplodeerd is. Het was de heftigste supernova explosie in tien jaar. De Japanse amateurastronoom Kōichi Itagaki ook wel bijgenaamd de ’top supernova hunter’, ontdekte dat deze massieve ster in de periode net voor zijn explosie enorme hoeveelheden materie de ruimte in geslingerd heeft, een hoeveelheid die nagenoeg gelijk is aan de massa van onze zon. Deze ontdekking van Itagaki zou nieuw inzicht in de dood van massieve sterren kunnen geven. In de nacht van 19 mei voerde Kōichi Itagaki zijn reguliere supernova-onderzoek uit met behulp van telescopen in drie afgelegen observatoria verspreid over het land, in resp. Yamagata, Okayama en op het eiland Shikoku.
Amateurastronomen hebben een lange geschiedenis in het ontdekken van exploderende sterren voordat de professionals ze opmerken: Itagaki heeft er meer dan 170 binnengehaald, waarmee hij net het aantal van meer dan 150 van de Britse amateurastronoom Tom Boles heeft verslagen. De ster SN 2023ixf, bevindt zich in het nabijgelegen Windmolenstelsel/M101 (Eng. ‘Pinwheel Galaxy’), dat zich op slechts 20 miljoen lichtjaar afstand bevindt in het sterrenbeeld de Grote Beer. Het stelsel is een populair stelsel om waar te nemen; het is belangrijk m.b.t. tot supernova-observaties er snel bij te zijn, astronomen willen graag meer weten over wat er gebeurt direct na de explosie, maar deze wordt vaak pas enkele dagen erna opgemerkt. waardoor ze de vroegste stadia niet kunnen zien. En gezien hoe dichtbij SN 2023ixf relatief was, en hoe vroeg hij werd geïdentificeerd, was het een uitstekende kandidaat voor nader onderzoek. Itagaki vroege andere astronomen direct om hulp.
Zo contacteerde Itagaki o.a. Astronoom PhD. Daichi Hiramatsu (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), en Hiramatsu en zijn collega’s schoten te hulp, door o.a. de 6,5-meter Multi Mirror Telescope (MMT), in Arizona, ter beschikking te stellen. Ze maten het lichtspectrum van de supernova en hoe dat licht in de weken erna veranderde. Het spectrum van SN 2023ixf liet zien dat het om een type II-supernova ging: een categorie supernova-explosies waarbij een ster betrokken is met meer dan acht keer de massa van de zon, de ster bleek inderdaad zo ’n 8 tot 10 keer de massa te hebben als die van onze zon. Het spectrum was ook erg rood, wat wijst op veel stof nabij de supernova, het absorbeerde blauwere golflengten maar liet de rodere door. Dit was vrij typisch maar de curve, een lichte, was bijzonder. Meestal ervaart een type II-supernova heel vroeg in de evolutie van de supernova een zogenoemde ‘schokuitbraak’, wanneer de explosiegolf zich vanuit het binnenste van de ster naar buiten uitbreidt en door het oppervlak van de ster breekt. Toch ontbrak er een hobbel in de lichtcurve van de gebruikelijke lichtflits die voortkwam uit deze schokuitbraak. Het kwam een aantal dagen niet opdagen, en wat dit dit een supernova in ‘slow motion’ of was het iets anders vroegen de astronomen zich af.
Betelgeuze, een ster die zijn massa verliest naarmate hij het einde van zijn leven nadert, Credits; ESO/Digitized Sky Survey 2, Davide de Martin
Zware sterren werpen vaak massa af, zoals bijvoorbeeld Betelgeuze eind 2019 en begin 2020, toen deze ster een wolk van materie uitbraakten met een massa van tien keer onze maan, die een deel van het licht van Betelgeuze blokkeerde, waardoor deze zwak leek. Betelgeuze is echter nog niet klaar voor een supernova, en tegen de tijd dat dit wel het geval is, zal de uitgeworpen wolk zich ver genoeg van de ster hebben verwijderd om de schokuitbraak onmiddellijk zichtbaar te maken
“De uitgestelde schokuitbraak is een direct bewijs voor de aanwezigheid van compact materiaal als gevolg van recent massaverlies. Onze nieuwe waarnemingen brachten een aanzienlijke en onverwachte hoeveelheid massaverlies aan het licht in het laatste jaar vóór de explosie,”, aldus Hiramatsu. Hiramatsu stelt dat bij de explosie van een instabiele ster, die nadat hij enorme hoeveelheden materiaal uitspuwt, er een stofwolk rondom deze ster ontstaat, en dat de supernova-schokgolf dus niet alleen door de ster zelf heen moet breken, en deze uit elkaar blazen, maar dat het ook door al dit uitgestoten materiaal heen moet voordat het zichtbaar wordt. Blijkbaar duurde dit enkele dagen voor de supernova in kwestie. Bij SN 2023ixf bevond het uitgestoten materiaal zich nog steeds heel dicht bij de ster, wat betekent dat het pas onlangs was uitgeworpen, en astronomen hadden dat niet verwacht.
Een artistieke impressie van de explosie van SN 2023ixf in een cocon van onlangs vrijgekomen stellaire materie. Credits; Melissa Weiss, Harvard CfA
Hiramatsu’s collega bij het CfA, Edo Berger, kon SN 2023ixf waarnemen met de Submillimeter Array op Mauna Kea op Hawaï, en ontwaarde de botsing tussen de schokgolf van de supernova en de omringende wolk. Berger stelt; “De enige manier om te begrijpen hoe massieve sterren zich gedragen in de laatste jaren van hun leven, tot aan het punt van explosie, is door supernova’s te ontdekken wanneer ze nog heel jong zijn. bij voorkeur dichtbij, en dan om ze over meerdere golflengten te bestuderen”, en vervolgt; “Met behulp van zowel optische telescopen als millimetertelescopen hebben we SN 2023ixf effectief in een tijdmachine veranderd om te reconstrueren wat zijn voorloperster aan het doen was tot het moment van zijn dood.” Als oorzaak van de instabiliteit van de ster, stelt Berger, dat er een mogelijkheid is dat de laatste stadia van het verbranden van elementen met een hoge massa in de ster, zoals silicium (dat in ongeveer een dag wordt verbruikt), verstorend werken, waardoor energiepulsen ontstaan die door de ster heentrillen en materiaal van zijn oppervlak optillen. Hiramatsu is opgetogen over Itagaki’s werk en stelt: “Het is zeker een fenomeen waar astronomen in de toekomst meer onderzoek naar zullen doen, nu ze het in zo een relatief nabije supernova hebben kunnen zien. Zonder Itagaki’s werk en toewijding zouden we deze kans hebben gemist om kritisch inzicht te krijgen in de evolutie van massieve sterren en hun supernova-explosies.” Als erkenning voor zijn werk wordt Itagaki, die observaties van de supernova bleef doen die van nut waren voor het CfA-team, vermeld als auteur op het artikel waarin hun resultaten worden beschreven. Dat artikel werd op 19 september gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters. Bronnen; LiveScience, Harvard CfA, TAJL, NASA, ESA, ScienceTech
Astrofysicus vindt mogelijke verklaring mysterieuze transitsignalen super-aarde 55 Cancri e
Hartslagster MACHO 80.7443.1718 produceert in maandelijke zwaartekrachtdans met compagnon tsunami’s stellair materiaal van miljoenen kilometers hoog
Reuzenplaneten als ‘sloopkogel’; of hoe ze het leven in andere zonnestelsels kunnen verhinderen