Op 23 februari 1987 bereikte het licht van een gigantische, exploderende ster de aarde. De gebeurtenis, die plaatsvond in de Grote Magelhaense Wolk, een klein sterrenstelsel op 168.000 lichtjaar afstand dat onze Melkweg omcirkelt, was de dichtstbijzijnde supernova die in bijna 400 jaar plaatsvond, en de eerste sinds de uitvinding van moderne telescopen.
Meer dan 30 jaar later heeft een team voor het eerst röntgenobservaties en fysieke simulaties gebruikt om de temperatuur van elementen in het gas rond de dode ster nauwkeurig te meten. Terwijl de supersnelle schokgolven vanuit het hart van de supernova in atomen in het omringende gas slaan, verhitten ze die atomen tot honderden miljoenen graden Fahrenheit.
De bevindingen werden op 21 januari gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.
Uitgaan met een knal
Wanneer gigantische sterren ouder worden, vervagen hun buitenste lagen en koelen ze af tot enorme, overblijvende structuren rond de ster. De kern van de ster zorgt voor een spectaculaire supernova-explosie, waarbij een ultraneutrale neutronenster of een zwart gat achterblijft. Schokgolven van de explosie reizen met een tiende van de lichtsnelheid naar buiten en raken het omringende gas, verhitten het en laten het stralen in heldere röntgenstralen.
De op de ruimte gebaseerde Chandra-röntgentelescoop van NASA bewaakt de emissies van supernova 1987A, zoals de dode ster bekend is, sinds de telescoop 20 jaar geleden werd gelanceerd. In die tijd heeft supernova 1987A onderzoekers keer op keer verrast, vertelde David Burrows, een natuurkundige aan de Pennsylvania State University en co-auteur van de nieuwe paper, aan WordsSideKick.com. 'Een grote verrassing was de ontdekking van een reeks van drie ringen eromheen', zei hij.
Sinds ongeveer 1997 heeft de schokgolf van supernova 1987A interactie met de binnenste ring, de equatoriale ring genoemd, zei Burrows. Met behulp van Chandra hebben hij en zijn groep het licht van de schokgolven in de gaten gehouden tijdens hun interactie met de equatoriale ring om te leren hoe het gas en het stof in de ring opwarmt. Ze wilden de temperaturen van verschillende elementen in het materiaal achterhalen terwijl het schokfront het overspoelt, een al lang bestaand probleem dat moeilijk nauwkeurig te bepalen was.
Om te helpen bij de metingen, creëerde het team gedetailleerde 3D-computersimulaties van de supernova die de vele processen die werden gespeeld - de snelheid van de schokgolf, de temperatuur van het gas en de resolutielimieten van Chandra's instrumenten - ontrafelden. Van daaruit konden ze de temperatuur van een breed scala aan elementen bepalen, van lichte atomen zoals stikstof en zuurstof, tot zware atomen zoals silicium en ijzer, zei Burrows. De temperaturen varieerden van miljoenen tot honderden miljoenen graden.
De bevindingen bieden belangrijke inzichten in de dynamiek van supernova 1987A en helpen bij het testen van modellen van een specifiek type schokfront, Jacco Vink, een energetische astrofysicus aan de Universiteit van Amsterdam in Nederland, die niet betrokken was bij het werk, vertelde Live Wetenschap.
Omdat de geladen deeltjes van de explosie geen atomen raken in het omringende gas, maar de gasatomen verspreiden met behulp van elektrische en magnetische velden, staat deze schok bekend als een botsingsloze schok, voegde hij eraan toe. Het proces is in het hele universum gebruikelijk en dus een beter begrip ervan zou onderzoekers helpen met andere fenomenen, zoals de interactie van de zonnewind met interstellair materiaal en kosmologische simulaties over de vorming van een grootschalige structuur in het universum.
