Superlichtgevende supernova's zijn de helderste explosies in het heelal. In slechts een paar maanden kan een superlichtgevende supernova zoveel energie vrijgeven als onze zon gedurende haar hele levensduur. En op zijn hoogtepunt kan het zo helder zijn als een heel sterrenstelsel.
Een van de meest bestudeerde superlichtgevende supernovae (SLSN) wordt SN 2006gy genoemd. De oorsprong is onzeker, maar nu zeggen Zweedse en Japanse onderzoekers dat ze erachter zijn gekomen wat de oorzaak is: een catastrofale interactie tussen een witte dwerg en zijn enorme partner.
SN 2006gy is ongeveer 238 miljoen lichtjaar verwijderd in het sterrenbeeld Perseus. Het bevindt zich in het spiraalstelsel NGC 1260. Het werd ontdekt in 2006, zoals de naam al doet vermoeden, en is bestudeerd door astronomen die het Chandra X-Ray Observatory, het Keck Observatory en anderen gebruiken.
'Dit was een werkelijk monsterlijke explosie, honderd keer energieker dan een typische supernova.'
Nathan Smith, UC Berkeley
Toen SN 2006gy werd ontdekt, leidde Nathan Smith van UC Berkeley een team van astronomen van UC en University of Texas in Austin. 'Dit was een werkelijk monsterlijke explosie, honderd keer energieker dan een typische supernova,' zei Smith. 'Dat betekent dat de ster die explodeerde misschien wel zo zwaar was als een ster kan krijgen, ongeveer 150 keer die van onze zon. We hebben dat nog nooit eerder gezien. "
Die soorten sterren bestonden meestal in het vroege heelal, dachten astronomen destijds. Dus toen deze explodeerde, gaven astronomen een zeldzame blik op één aspect van het vroege heelal.
Het was niet alleen de energie-output van SN 2006gy die de aandacht trok. De SLSN toont enkele merkwaardige emissielijnen die astronomen in verwarring hebben gebracht. Nu denkt een team van onderzoekers dat ze hebben ontdekt wat er achter SN 2006gy zit. Hun artikel is getiteld "Een supernova van het type Ia in het hart van de superlichtgevende voorbijgaande SN 2006gy." Het is gepubliceerd in het tijdschrift Science.
Het team bestaat uit onderzoekers van de Stockholm University in Zweden en collega's van de Kyoto University, University of Tokyo en Hiroshima University. Het team zag emissielijnen van ijzer die pas ongeveer een jaar na de supernova verschenen. Ze verkenden verschillende modellen om het fenomeen te verklaren en kozen er één.
“Niemand had getest om spectra van neutraal ijzer, dat wil zeggen ijzer dat alle elektronen behielden, te vergelijken met de niet-geïdentificeerde emissielijnen in SN 2006gy, omdat ijzer normaal gesproken geïoniseerd is (een of meer elektronen verwijderd). We hebben het geprobeerd en zagen met spanning hoe lijn na regel zich op één lijn stelde met het waargenomen spectrum ”, zegt Anders Jerkstrand, afdeling Sterrenkunde van de universiteit van Stockholm.
"Het werd nog spannender toen al snel bleek dat er zeer grote hoeveelheden ijzer nodig waren om de lijnen te maken - ten minste een derde van de massa van de zon - die sommige oude scenario's direct uitsluitten en in plaats daarvan een nieuwe onthulden."
De nieuwe betrof een supernova-ster die een interactie aangaat met een reeds bestaande dichte schil van circumstellair materiaal.
Volgens de resultaten van het team begon SN 2006gy als een dubbele ster. Eén ster was een witte dwerg die qua grootte vergelijkbaar was met de aarde. De tweede was een massieve, waterstofrijke ster die zo groot was als ons hele zonnestelsel. Het paar bevond zich in een krappe baan.
De grotere ster bevond zich in de latere stadia van evolutie en breidde uit naarmate nieuwe brandstof werd ontstoken. Toen de envelop groter werd, werd de witte dwerg in de grotere ster getrokken en kronkelde naar het midden.
Tijdens de in-spiraal van de witte dwerg verdreef de zwaardere ster een deel van zijn omhulsel. Dat gebeurde minder dan een eeuw voor de supernova. Uiteindelijk bereikte de witte dwerg het centrum en werd onstabiel. Vervolgens explodeerde het als een Type Ia-supernova. Toen de supernova explodeerde, sloeg het materiaal in de uitgestoten envelop. Die gigantische botsing veroorzaakte de extreme lichtopbrengst en merkwaardige emissielijnen van SN 2006gy.
'Dat een Type Ia-supernova achter SN 2006gy lijkt te staan, zet op zijn kop wat de meeste onderzoekers dachten', zegt Anders Jerkstrand.
"Dat een witte dwerg in een nabije baan kan zijn met een massieve waterstofrijke ster, en snel explodeert wanneer hij naar het midden valt, geeft belangrijke nieuwe informatie voor de theorie van de evolutie van dubbele sterren en de voorwaarden die nodig zijn om een witte dwerg te laten exploderen."
SN 2006gy was extreem helder, maar andere zijn in de buurt gekomen.
Een andere supernova, SN 2005ap, was helderder dan SN 2006gy, maar alleen op zijn hoogtepunt. De maximale helderheid van SN 2005ap duurde slechts een paar dagen. Dan is er SN 2015L (ook wel ASASSN-15lh genoemd) die nog helderder was. Hoewel het een superlichtgevende supernova leek te zijn, wordt de aard ervan nog steeds betwist. Met een maximale helderheid was de SN 2015L 570 miljard keer helderder dan de zon en 20 keer helderder dan het gecombineerde licht van de Melkweg.
Meer:
- Persbericht: nieuwe inzichten over de helderste explosies in het heelal
- Research Paper: Een type Ia-supernova in het hart van de superlichtgevende voorbijgaande SN 2006gy
- Wikipedia: Superluminous Supernovae
