Gigantische sterontploffing is al drie jaar zichtbaar

Astronomie Er is waarschijnlijk een ster van de allerzwaarste categorie ontploft. Zijn restant, een supernova, is al drie jaar zichtbaar – uitzonderlijk lang.

Tekening van het wegblazen van stermaterie na het ontstaan van een supernova. Tekening M. Kornmesser/ESO

Al ruim drie jaar zien astronomen de oplichtende restanten van een ontploffende ster, een supernova. Dat is uitzonderlijk lang. Vooral de wisselende lichtintensiteit is niet goed te verklaren met de bestaande theorieën over supernova’s. Er zijn ook aanwijzingen dat hij eerder al enkele niet-catastrofale uitbarstingen heeft ondergaan.

Zo gedroeg een supernova zich nog nooit. De gemiddelde supernova is na honderd dagen uitgedoofd.

Supernova-explosies als deze ontstaan wanneer een grote ster, met veel meer massa dan onze zon, zonder ‘brandstof’ komt te zitten. De kern van de ster stort dan ineen en door de resulterende schok worden de buitenlagen van de ster de ruimte in geblazen.

Een normale supernova bereikt snel een piekhelderheid. Supernova’s verschijnen vrijwel van de ene dag op de andere aan de sterrenhemel. De vondst is altijd een verrassing. Daar hebben astronomen wat op gevonden: tegenwoordig beschikken ze over telescopen die geautomatiseerd de hemel afspeuren.

Het eerste licht van deze bijzondere supernova iPTF14hls is echter gemist. De lichtflits van de explosie moet de aarde ergens tussen 28 mei en 22 september 2014 hebben bereikt. In die periode is het verre sterrenstelsel waarin de explosie zich afspeelde echter niet waargenomen. Uiteindelijk was het de Intermediate Palomar Transient Factory (iPTF) in Californië, een volledig geautomatiseerd systeem voor het detecteren van supernova’s en andere kortstondige hemelverschijnselen, die de gebeurtenis opmerkte.

In een onderzoeksverslag dat donderdag in het tijdschrift Nature is gepubliceerd, komen 53 astronomen tot de conclusie dat de ontplofte ster minstens vijftig keer zoveel massa had als de zon en oorspronkelijk waarschijnlijk nog aanzienlijk zwaarder was dan dat. De waarnemingen wijzen er namelijk op dat de ster een paar jaar voordat hij als supernova werd opgemerkt al enkele tientallen zonsmassa’s aan materie heeft uitgestoten.

De plotselinge verschijning aan de hemel van de supernova G11.2-0.3 is waarschijnlijk in het jaar 386 door Chinese astronomen waargenomen. Tegenwoordig is er alleen met opgevangen röntgenstraling een beeld te construeren van zijn overblijfselen. De kleuren geven verschillende golflengten röntgenstraling weer.

Foto NASA/CXC/NCSU/DSS

Archiefonderzoek leverde nog een tweede verrassing op. Op de plek waar de supernova in 2014 is verschenen, was in 1954 al eens een wat zwakkere uitbarsting van licht te zien. Dat wijst erop dat de ster ook toen het toneel van een explosie is geweest.

Dit merkwaardige gedrag is volgens de astronomen min of meer in overeenstemming met een theoretisch model voor supernova-explosies van het zwaarste kaliber. Volgens dit model kan de temperatuur in de kern van een zeer zware ster dermate hoog oplopen, dat energie wordt omgezet in elektronen (materie) en positronen (antimaterie). Dat leidt tot een reeks uitbarstingen waarbij de ster schillen van materie uitstoot en een aanzienlijke hoeveelheid massa verliest.

Dat laatste zou de verklaring kunnen zijn voor het merkwaardige helderheidsgedrag van supernova iPTF14hls. Mogelijk zijn de waargenomen fluctuaties het gevolg van botsingen tussen de verschillende schillen van eerder uitgestoten materiaal. Of tussen de schillen en het materiaal dat bij de uiteindelijke (en catastrofale) supernova-explosie is uitgestoten.

Er kleven een paar haken en ogen aan dit scenario. Zo voorspelt het model óók dat de ster bij de eerste van die ‘voorexplosies’ bijna alle nog resterende waterstof kwijtraakt. De waarnemingen van de afgelopen jaren hebben echter laten zien dat bij de definitieve explosie nog veel waterstof is vrijgekomen. Ook kwam bij de supernova-explosie aanzienlijk meer energie vrij dan het model voorspelt.