Een internationaal team van astronomen kondigt vandaag aan dat ze de waarschijnlijke overlevende metgezel hebben geïdentificeerd voor een gigantische supernova-explosie die in het jaar 1572 werd waargenomen door de grote Deense astronoom Tycho Brahe en andere astronomen uit die tijd.
Deze ontdekking vormt het eerste directe bewijs dat de lang bestaande overtuiging ondersteunt dat Type Ia-supernova's afkomstig zijn van dubbelstersystemen die een normale ster en een uitgebrande witte dwergster bevatten. De normale ster morst materiaal op de dwerg, wat uiteindelijk een explosie veroorzaakt.
De resultaten van dit onderzoek, geleid door Pilar Ruiz-Lapuente van de Universiteit van Barcelona, Spanje, worden gepubliceerd in het Britse wetenschappelijke tijdschrift Nature van 28 oktober. “Er was geen eerder bewijs dat wees op een specifieke soort metgezel van de vele die waren voorgesteld. Hier hebben we een duidelijk pad geïdentificeerd: de voedende ster is vergelijkbaar met onze zon, maar iets ouder ”, zegt Ruiz-Lapuente. 'De hoge snelheid van de ster vestigde onze aandacht erop', voegde ze eraan toe.
Type Ia supernova's worden gebruikt om de geschiedenis van de uitzettingssnelheid van het heelal te meten en zijn dus fundamenteel om astronomen te helpen het gedrag van donkere energie te begrijpen, een onbekende kracht die de uitdijing van het heelal versnelt. Het vinden van bewijs om de theorie te bevestigen over hoe Type Ia supernovae explodeert, is van cruciaal belang om astronomen te verzekeren dat de objecten beter kunnen worden begrepen als betrouwbare kalibrators van de uitbreiding van de ruimte.
De identificatie van het overlevende lid van het stellaire duo luidt als een verhaal over een plaats delict. Hoewel de astronomen van vandaag 432 jaar later op de plaats van de ramp aankwamen, hebben ze met behulp van astronomisch forensisch onderzoek een van de daders opgepakt die wegrenden van de locatie van de explosie (die nu gehuld is in een enorme bubbel van heet gas genaamd Tycho's Supernova Remnant) . De weggelopen ster en zijn omgeving werden de afgelopen zeven jaar bestudeerd met een verscheidenheid aan telescopen. De Hubble-ruimtetelescoop speelde een sleutelrol door de beweging van de ster nauwkeurig tegen de hemelachtergrond te meten. De ster overschrijdt de snelheidslimiet voor dat specifieke gebied van de Melkweg door driemaal sneller te bewegen dan de omringende sterren. Als een steen die door een slinger werd gegooid, raasde de ster de ruimte in en behield de snelheid van zijn orbitale beweging toen het systeem werd verstoord door de explosie van de witte dwerg.
Dit alleen is slechts een indirect bewijs dat de ster de dader is, omdat er alternatieve verklaringen zijn voor zijn verdachte gedrag. Het kan met hoge snelheid naar binnen vallen vanuit de galactische halo die de schijf van de Melkweg omringt. Maar spectra verkregen met de 4,2 meter lange William Herschel-telescoop in La Palma en de 10 meter lange W.M. Keck-telescopen op Hawaï laten zien dat de verdachte het hoge gehalte aan zware elementen heeft dat typerend is voor sterren die op de schijf van de Melkweg wonen, niet in de halo.
De ster gevonden door het Ruiz-Lapuente-team is een verouderde versie van onze zon. De ster begint in diameter uit te zetten naarmate hij vordert in de richting van een rood-gigantische fase (de eindfase van de levensduur van een zonachtige ster). De ster blijkt te passen in het profiel van de dader in een van de voorgestelde supernova-vermoedens. In binaire systemen van type Ia supernova zal de zwaardere ster in het paar sneller verouderen en uiteindelijk een witte dwergster worden. Wanneer de langzamer evoluerende begeleidende ster vervolgens veroudert tot het punt waarop hij in omvang begint te balloneren, morst hij waterstof op de dwerg. De waterstof hoopt zich op totdat de witte dwerg een kritische en nauwkeurige massadrempel bereikt, de Chandrasekhar-limiet genoemd, waar hij explodeert als een titanische atoombom. De energie-output van deze explosie is zo bekend dat hij kan worden gebruikt als standaardkaars voor het meten van grote astronomische afstanden. (Een astronomische 'standaardkaars' is elk type lichtgevend object waarvan de intrinsieke kracht zo nauwkeurig is bepaald dat het kan worden gebruikt om afstandsmetingen te doen op basis van de snelheid waarmee het licht over astronomische afstanden dimt).
“Van de verschillende systemen die witte dwergen bevatten die materiaal ontvangen van een zonnemassa-metgezel, wordt aangenomen dat sommigen op theoretische gronden levensvatbare voorlopers zijn van Type Ia supernovae. Een systeem genaamd U Scorpii heeft een witte dwerg en een ster die lijkt op die hier. Deze resultaten zouden bevestigen dat dergelijke binaire bestanden in een explosie zullen eindigen zoals die van Tycho Brahe, maar dat zou over honderdduizenden jaren gebeuren, ”zegt Ruiz-Lapuente.
Een alternatieve theorie van supernovae van type Ia is dat twee witte dwergen om elkaar heen draaien en geleidelijk energie verliezen door de emissie van zwaartekrachtstraling (zwaartekrachtgolven). Terwijl ze energie verliezen, draaien ze naar elkaar toe en smelten uiteindelijk samen, wat resulteert in een witte dwerg waarvan de massa de Chandrasekhar-limiet bereikt en explodeert. "Tycho's supernova lijkt niet te zijn geproduceerd door dit mechanisme, aangezien er een waarschijnlijke overlevende metgezel is gevonden", zegt Alex Filippenko van de University of California in Berkeley, co-auteur van dit onderzoek. Hij zegt dat het toch mogelijk is dat er twee verschillende evolutionaire paden zijn naar Type Ia supernovae.
Op 11 november 1572 zag Tycho Brahe een ster in het sterrenbeeld Cassiopeia die zo helder was als de planeet Jupiter (die aan de nachtelijke hemel stond in Vissen). Een dergelijke ster was nog nooit eerder op deze locatie waargenomen. Het evenaarde Venus al snel in helderheid (die op -4,5 magnitude was in de pre-dawn hemel). Ongeveer twee weken lang was de ster bij daglicht te zien. Eind november begon het te vervagen en van kleur te veranderen, van helder wit tot geel en oranje tot vaag roodachtig licht, en verdween uiteindelijk in maart 1574 uit het zicht, nadat het ongeveer 16 maanden met het blote oog zichtbaar was. Tycho's nauwgezette verslag van het oplichten en dimmen van de supernova stelt astronomen nu in staat de 'lichtsignatuur' ervan te identificeren als die van een Type Ia-supernova.
Tycho Brahe's supernova was erg belangrijk omdat het de 16e-eeuwse astronomen hielp het idee van de onveranderlijkheid van de hemel te laten varen. Op dit moment blijven Type Ia supernovae sleutelfiguren in de nieuwste kosmologische ontdekkingen. Om meer over hen en hun explosiemechanisme te leren, en om ze nog nuttiger te maken als kosmologische sondes, bestudeert een huidig Hubble-ruimtetelescoopproject onder leiding van Filippenko een monster supernovae in andere sterrenstelsels op het moment dat ze exploderen.
Oorspronkelijke bron: Hubble News Release
