Afbeelding tegoed: Gemini
Net als een arts die probeert de plotselinge ondergang van een oudere patiënt te begrijpen, hebben astronomen de meest gedetailleerde waarnemingen ooit van een oude, maar verder normale, massieve ster verkregen, vlak voor en nadat zijn leven eindigde in een spectaculaire supernova-explosie.
De ster, afgebeeld door het Gemini Observatorium en de Hubble Ruimtetelescoop (HST), minder dan een jaar voor de gigantische explosie, bevindt zich in het nabijgelegen sterrenstelsel M-74 in het sterrenbeeld Vissen. Dankzij deze waarnemingen kon een team van Europese astronomen onder leiding van Dr. Stephen Smartt van de Universiteit van Cambridge, Engeland, theoretische modellen verifiëren die aantonen hoe een ster als deze zo'n gewelddadig lot kan ondergaan.
De resultaten zijn gepubliceerd in het nummer van 23 januari 2004 van het tijdschrift Science. Dit werk vormt de eerste bevestiging van de lang bestaande theorie dat enkele van de meest massieve (maar toch normale) oude sterren in het heelal hun leven beëindigen in gewelddadige supernova-explosies.
"Er zou kunnen worden beweerd dat er bij deze bevinding een zekere mate van geluk of serendipiteit betrokken was," zei Dr. Smartt. "We zijn echter al geruime tijd op zoek naar dit soort normale stamvaderster op zijn sterfbed. Ik denk graag dat het vinden van de geweldige Gemini- en HST-gegevens voor deze ster een bevestiging is van onze voorspelling dat we op een dag een van deze sterren moesten vinden in de immense gegevensarchieven die nu bestaan. ” Klik hier voor meer informatie over het lopende supernova-programma van Dr. Smartt.
De afgelopen jaren heeft het onderzoeksteam van Smartt de krachtigste telescopen gebruikt, zowel in de ruimte als op de grond, om honderden sterrenstelsels in beeld te brengen in de hoop dat een van de miljoenen sterren in deze sterrenstelsels ooit zal exploderen als een supernova . In dit geval deed de beroemde Australische amateur-supernova-jager, dominee Robert Evans, de eerste ontdekking van de explosie (geïdentificeerd als SN203gd) terwijl hij sterrenstelsels scande met een 12-inch (31 cm) achtertuintelescoop vanuit zijn huis in New South Wales, Australië in Juni 2003.
Na Evans 'ontdekking volgde het team van Dr. Smartt snel met gedetailleerde waarnemingen met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop. Deze waarnemingen bevestigden de exacte positie van de oorspronkelijke of "voorlopercellen" -ster. Met behulp van deze positiegegevens zochten Smartt en zijn team door gegevensarchieven en ontdekten dat waarnemingen van de Gemini Observatory en HST de combinatie van gegevens bevatten die nodig was om de aard van de stamvader te onthullen.
De Gemini-gegevens werden verkregen tijdens de ingebruikname van de Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) op Mauna Kea, Hawaii in 2001. Deze gegevens werden ook gebruikt om een verbluffende afbeelding met hoge resolutie van de melkweg te maken die duidelijk de rode stamvader toont. Klik hier voor de Gemini-afbeelding met volledige resolutie.
Gewapend met de eerdere Gemini- en HST-waarnemingen kon het team van Smartt aantonen dat de voorloper de ster was die astronomen classificeren als een normale rode superreus. Voordat hij explodeerde, bleek deze ster een massa te hebben die ongeveer 10 keer groter was en een diameter die ongeveer 500 keer groter was dan die van onze zon. Als onze zon zo groot was als de stamvader, zou hij het hele innerlijke zonnestelsel tot ongeveer de planeet Mars overspoelen.
Rode superreuzen komen vrij veel voor in het universum en een uitstekend voorbeeld kan in januari vanaf bijna elke plek op aarde gemakkelijk worden gezien door naar Betelgeuse te kijken, de felrode schouderster in het sterrenbeeld Orion (zie de zoeker hier.) Zoals SN2003gd, Aangenomen wordt dat Betelgeuze vanaf volgende week tot duizenden jaren op elk moment hetzelfde explosieve lot kan ondergaan.
Nadat SN2003gd was ontploft, observeerde het team het geleidelijk afnemende licht gedurende enkele maanden met behulp van de Isaac Newton-groep telescopen op La Palma. Deze waarnemingen toonden aan dat dit een normale type II supernova was, wat betekent dat het uitgestoten materiaal van de explosie rijk is aan waterstof. Computermodellen ontwikkeld door astronomen hebben lang voorspeld dat rode superreuzen met uitgestrekte, dikke atmosferen van waterstof deze supernovae van type II zouden produceren, maar tot nu toe hadden ze niet het waarnemingsbewijs om hun theorieën te ondersteunen. Dankzij de fantastische resolutie en diepte van de Gemini- en Hubble-beelden kon het Smartt-team de temperatuur, helderheid, straal en massa van deze stamvaderster schatten en onthullen dat het een normale grote, oude ster was. "Het komt erop neer dat deze waarnemingen een sterke bevestiging vormen dat de theorieën voor zowel de stellaire evolutie als de oorsprong van deze kosmische explosies correct zijn", zegt co-auteur Seppo Mattila van het Observatorium van Stockholm.
Dit is pas de derde keer dat astronomen de voorloper van een bevestigde supernova-explosie daadwerkelijk hebben gezien. De andere waren eigenaardige supernovae van type II: SN 1987A, die een blauwe superreus voorouder had, en SN 1993J, die voortkwam uit een enorm interactief dubbelstersysteem. Klik hier voor meer details.
Dr. Smartt concludeert: “Supernova-explosies produceren en verdelen de chemische elementen waaruit alles in het zichtbare heelal bestaat? vooral het leven. Het is van cruciaal belang dat we weten wat voor soort sterren deze bouwstenen produceren als we onze oorsprong willen begrijpen. ”
Gearchiveerde Gemini- en HST-gegevens waren van cruciaal belang voor het succes van dit project. "Deze ontdekking is een perfect voorbeeld van de enorme waarde van archiefgegevens voor nieuwe wetenschappelijke projecten", zegt Dr. Colin Aspin, de Gemini-wetenschapper die verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van het Gemini Science Archive (GSA). Hij vervolgde: "deze ontdekking toont de spectaculaire resultaten die kunnen worden behaald door gebruik te maken van archiefgegevens en benadrukt het belang van de ontwikkeling van de GSA voor toekomstige generaties astronomen."
De Gemini Multi-Object Spectrograph die is gebruikt om de Gemini-waarnemingen te doen, zijn dubbele instrumenten die zijn gebouwd als een samenwerkingsverband tussen Gemini, het Dominion Astrophysical Observatory, Canada, het UK Astronomy Technology Centre en Durham University, UK. Afzonderlijk leverde het Amerikaanse National Optical Astronomy Observatory het detectorsubsysteem en gerelateerde software. GMOS is in de eerste plaats ontworpen voor spectroscopische studies waarbij honderden gelijktijdige spectra nodig zijn, zoals bij het observeren van sterren- en sterrenstelselclusters. GMOS heeft ook de mogelijkheid om astronomische afbeeldingen te focussen op zijn reeks van meer dan 28 miljoen pixels.
De Isaac Newton Group of Telescopes (ING) is een instelling van de Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) van het Verenigd Koninkrijk, de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) van Nederland en het Instituto de Astrof? Sica de Canarias ( IAC) in Spanje. De ING bedient de William Herschel-telescoop van 4,2 meter, de Isaac Newton-telescoop van 2,5 meter en de Jacobus Kapteyn-telescoop van 1,0 meter. De telescopen bevinden zich in de Spaanse Roque de Los Muchachos-sterrenwacht op La Palma, die wordt beheerd door het Instituto de Astrof? Sica de Canarias (IAC).
Achtergrond informatie:
Supernovae behoren tot de meest energetische verschijnselen die in het hele universum worden waargenomen. Wanneer een ster van meer dan ongeveer acht keer de massa van onze zon het einde van zijn nucleaire brandstofreserve bereikt, is zijn kern niet langer stabiel om in te storten onder zijn eigen immense gewicht. Als de kern van de ster instort, worden de buitenste lagen uitgestoten in een snel bewegende schokgolf. Deze enorme energie-afgifte resulteert in een supernova die ongeveer een miljard keer helderder is dan onze zon en vergelijkbaar is met de helderheid van een heel sterrenstelsel. Na zichzelf te hebben vernietigd, wordt de kern van de ster een neutronenster of een zwart gat.
Het team bestaat uit Stephen J. Smartt, Justyn R. Maund, Margaret A. Hendry, Christopher A. Tout en Gerald F. Gilmore (University of Cambridge, UK), Seppo Mattila (Observatory Stockholm, Zweden) en Chris R Benn (Isaac Newton-groep van telescopen, Spanje).
Oorspronkelijke bron: Gemini News Release
