Afbeelding tegoed: Chandra
Gecombineerde gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory en infraroodobservaties met de Palomar 200-inch telescoop hebben aanwijzingen opgeleverd dat een gammastraaluitbarsting, een van de meest catastrofale explosies van de natuur, een paar duizend jaar geleden in onze Melkweg plaatsvond. Het supernova-overblijfsel, W49B, kan ook het eerste overblijfsel zijn van een gammastraaluitbarsting die in de Melkweg is ontdekt.
W49B is een tonvormige nevel op ongeveer 35.000 lichtjaar van de aarde. De nieuwe gegevens onthullen heldere infraroodringen, zoals hoepels rond een vat, en intense röntgenstraling van ijzer en nikkel langs de as van het vat.
"Deze resultaten leveren intrigerend bewijs dat een extreem zware ster explodeerde in twee krachtige, tegengesteld gerichte stralen die rijk waren aan ijzer", zei Jonathan Keohane van NASA's Jet Propulsion Laboratory tijdens een persconferentie op de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Denver. "Dit maakt W49B een uitstekende kandidaat om het overblijfsel te zijn van een gammastraaluitbarsting waarbij een collapsar met een zwart gat betrokken is."
'De dichtstbijzijnde bekende gammastraaluitbarsting naar de aarde is miljoenen lichtjaren verwijderd? de meeste zijn miljarden lichtjaren verwijderd? dus de detectie van het overblijfsel van een in ons sterrenstelsel zou een grote doorbraak zijn ', zegt William Reach, een van Keohane's medewerkers van het California Institute of Technology.
Volgens de collapsar-theorie worden gammastraaluitbarstingen geproduceerd wanneer een massieve ster geen nucleaire brandstof meer heeft en de kern van de ster instort om een zwart gat te vormen dat wordt omgeven door een schijf van extreem heet, snel roterend, gemagnetiseerd gas. Veel van dit gas wordt in het zwarte gat getrokken, maar een deel wordt weggeslingerd in tegengesteld gerichte gasstralen die met bijna de lichtsnelheid reizen.
Een waarnemer die op één van deze stralen is gericht, zou een gammastraaluitbarsting zien, een verblindende flits waarbij het geconcentreerde vermogen ongeveer een minuut lang gelijk is aan dat van tien quadriljoen zonnen. Het uitzicht loodrecht op de jets is een minder verbazingwekkende, hoewel niettemin spectaculaire supernova-explosie. Voor W49B wordt de jet ongeveer 20 graden uit het luchtvlak gekanteld.
In het infraroodbeeld zijn vier ringen met een diameter van ongeveer 25 lichtjaar te herkennen. Deze ringen, die te wijten zijn aan warm gas, werden vermoedelijk uitgeworpen door de snelle rotatie van de massieve ster een paar honderdduizend jaar voordat de ster explodeerde. De ringen werden een paar duizend jaar voordat hij explodeerde naar buiten geduwd door een hete wind van de ster.
Chandra's beeld en spectrale gegevens laten zien dat de stralen van gas van meerdere miljarden graden Celsius die zich uitstrekken langs de as van het vat rijk zijn aan ijzer- en nikkelionen, in overeenstemming met hun uitstoot vanuit het midden van de ster. Dit onderscheidt de explosie van een conventionele type II-supernova waarin de meeste Fe en Ni de neutronenster maken en het buitenste deel van de ster wordt naar buiten geslingerd. In het collapsar-model van gammastraaluitbarstingen wordt daarentegen ijzer en nikkel vanuit het midden langs de straal uitgestoten.
Aan de uiteinden van de loop wordt de röntgenstraling uitgestraald om een hete kap te maken. De röntgenkap is omgeven door een afgeplatte wolk van in het infrarood gedetecteerde waterstofmoleculen. Deze kenmerken geven aan dat de door de explosie veroorzaakte schokgolf een grote, dichte gas- en stofwolk is tegengekomen.
Het scenario dat zich voordoet is er een waarin een massieve ster gevormd uit een dichte stofwolk gedurende een paar miljoen jaar helder scheen terwijl hij gasringen ronddraaide en wegduwde, waardoor een bijna lege holte rond de ster werd gevormd. De ster onderging vervolgens een supernova-explosie van het collapsar-type die resulteerde in een gammastraaluitbarsting.
De waarnemingen van W49B kunnen helpen bij het oplossen van een probleem dat het collapsar-model voor gammaflitsen heeft beïnvloed. Enerzijds is het model gebaseerd op de ineenstorting van een massieve ster, die normaal gesproken wordt gevormd uit een dichte wolk. Aan de andere kant geven waarnemingen van de nagloeiing van veel gammastraaluitbarstingen aan dat de explosie plaatsvond in een gas met lage dichtheid. Op basis van de W49B-gegevens is de door Keohane en collega's voorgestelde resolutie dat de ster een uitgestrekte holte met lage dichtheid had uitgehouwen waarin de explosie vervolgens plaatsvond.
'Deze ster lijkt te zijn ontploft in een bubbel die hij heeft gecreëerd', zei Keohane. 'In zekere zin heeft het zijn eigen graf gegraven.'
NASA's Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Beheert het Chandra-programma voor het Office of Space Science, NASA Headquarters, Washington. Northrop Grumman van Redondo Beach, Californië, voorheen TRW, Inc., was de belangrijkste aannemer voor de ontwikkeling van het observatorium. Het Smithsonian Astrophysical Observatory bestuurt de wetenschap en vluchtoperaties vanuit het Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Oorspronkelijke bron: Chandra News Release
