Een ster verdwijnt niet rustig wanneer deze ontploft. Op zijn hoogtepunt kan een supernova ongeveer 3000 miljoen keer helderder lijken dan de Zon als beide op dezelfde afstand van een waarnemer zouden zijn – een flits zo geweldig dat deze maandenlang van andere sterrenstelsels kan worden gevolgd.
Astronomen verdelen deze explosies in twee grote families: sommige zijn afkomstig van de plotselinge, ongecontroleerde herontsteking van een verbrande ster genaamd witte dwerg, terwijl anderen het uiteindelijke ineenstorten van de kern van een massieve ster markeren. Beide processen eindigen op dezelfde manier, in een explosie die ruimte zaait met nieuwe elementen en vaak een vreemde, compacte lijkje achterlaat.
Wat volgt is niet het algemene schema dat elk artikel herhaalt. Het is een set van specifieke, bronverwijzingen: hoe snel het puin vliegt, hoe ver de zwakste zijn gemeten, en wat werkelijk in de resten verborgen is gevonden.
Hoe een ongecontroleerde witte dwerg ontploft
Een witte dwerg is een verbrande sterrenkern zo dicht dat alleen elektronendruk voorkomt dat deze verder instort. Als het langzaam gas van een begeleidende ster absorbeert, kan zijn massa de Chandrasekhar-limiet benaderen, ongeveer 1,44 keer de massa van de Zon – het punt voorbij welke elektronendegeneratiedruk de ster niet langer tegen zijn eigen zwaartekracht kan ondersteunen.
Zodra ontsteking begint, stort de ster niet eenvoudig in; het ontploft. Materie wordt uitgeworpen met 5.000 tot 20.000 kilometer per seconde, ongeveer 6% van de lichtsnelheid. Een deel van dit puin blijft eeuwen lang uitzetten: een dubbel-degeneratiegebeurtenis, waarin twee witte dwergen versmelten in plaats van dat er één langzaam van een begeleider eet, kan verklaren waarom G1.9+0.3, het jongste bekende supernovaoverblijfsel in onze melkweg, decennia na zijn vorming helderder en groter is gebleven.
Een ster in realtime zien exploderen
Supernovae zijn algemeen genoeg dat professionele en amateurhemelse opnames meer dan 200 nieuwe in één jaar hebben gevonden, 2012 – en SN 2012fr, ontdekt die oktober, was onder de helderste van dat jaar.
Deze helderheid maakt het getal van 3000 miljoen meer dan een abstractie: astronomen kunnen het licht van een exploderende ster rechtstreeks met dat van de Zon vergelijken, op gelijke afstand, en krijgen een werkelijke verhouding in plaats van slechts een ruwe indruk. Het waarnemen van hoe een enkel voorwerp van onzichtbaar naar kortgeding helderder dan zijn eigen melkweg gaat, is onderdeel van waarom supernovajachten blijven uitbreiden.
Een duizend jaar oude explosie, gemeten tot op de kilometer
Sommige supernovae zijn oud genoeg om door historici te zijn opgenomen in plaats van telescopen, toch kan hun puin nog steeds met moderne nauwkeurigheid worden gemeten. Het overblijfsel van SN 1006 – een explosie helder genoeg om aandacht in de hele middeleeuwse wereld te trekken – zit ongeveer 2,17 (plus of min 0,08) kiloparsec van de Aarde, een afstand bepaald door het volgen van de trage drift van zijn gloeiende draden gedurende tientallen beelden.
Deze afstandsmeting stelt astronomen in staat om terug te werken naar een berekende piekhelderheid voor de oorspronkelijke explosie, en het resultaat sluit aan op het midden van het bereik van helderheidsschattingen die door waarnemers zijn opgenomen die het werkelijke evenement veel eerder hebben gezien voordat telescopen bestonden.
De supernovae die het werk niet afmaken
Niet alle witte-dwerg-explosies vernietigen hun ster volledig. Astronomen hebben meer dan 30 ongewoon zwakke "mini-supernovae" geïdentificeerd – explosies zo zwak dat de witte dwerg in het centrum eerder zou kunnen overleven dan te worden uitgeveegd.
Eén hiervan, SN 2012Z, bevindt zich in de gaststerrenstelsel NGC 1309, ongeveer 110 miljoen lichtjaar verderop. Het vergelijken met een even zwak evenement, SN 2008ha, toont aan hoe breed deze verminderde klasse kan variëren: SN 2012Z staat onder de krachtigste van deze ondermaatse explosies, terwijl SN 2008ha onder de zwakste staat. Het patroon was achteraf gezien geen verrassing – in 2009 hadden onderzoekers al voorgesteld dat dit soort evenement afkomstig is van een witte dwerg gekoppeld aan een helium-ster-begeleider, jaren voordat SN 2012Z hun de gelegenheid gaf het idee rechtstreeks te testen.
De helderste explosie ooit opgenomen
Niet alle supernovae zijn zwak of dichtbij. ASASSN-15lh, de helderste supernova ooit opgenomen, bevindt zich ongeveer 3,82 miljard lichtjaar van de Aarde. Eerst in juni 2015 ontdekt, bereikte het een piek van ongeveer 570 miljard keer de helderheid van de Zon – twee keer de bolometrische uitvoer van enige andere bekende supernova.
Een enkele sterrenexplosie die kort helderder is dan honderden miljarden zonnen, is een nuttige herinnering aan hoeveel energie in een gewoon ogende ster wordt opgesloten voordat deze explodeert.
Jacht op de neutronster verborgen in SN 1987A
SN 1987A blijft de referentiepunt van de dichtbijzijnde supernova van het huidige tijdperk. Astronomen plaatsen het ongeveer 51,4 kiloparsec ver – ongeveer 168.000 lichtjaar – waardoor het de dichtste sterrenexplosie is die iemand heeft gedocumenteerd sinds Johannes Kepler er in 1604 een volgde, dicht genoeg en recent genoeg, zodat instrumenten over de hele aarde het in detail konden bestuderen.
Theory voorspelde dat de ineenstortende kern een neutronster achter zou moeten laten, maar gedurende decennia kon niemand bevestigen dat er werkelijk een was. Dat veranderde in 2019, toen astronomen die gebruikmaken van de Atacama Large Millimeter Array indirect bewijs van een ineengestorte neutronster in het overblijfsel rapporteerden. Wat er van de explosie overbleef, zal naar verwachting op typische neutronsterren elders lijken: objecten met een straal van ongeveer 10 kilometer die ongeveer 1,4 keer de massa van de Zon inpakken.
Een naam uit 1931 en een ster voor het eerst gezien in 1054
Het woord "supernova" zelf is nog geen eeuw oud. Walter Baade en Fritz Zwicky krijgen de eer: het paar introduceerde de term tijdens een astrophysica-lezing in 1931, leende de "nova" die astronomen al voor een felflitsing van sterren gebruikten en voegde "super" toe toen ze realiseerden dat deze gebeurtenissen categorisch groter waren.
Eén van de objecten die deze onderscheid duidelijk maakten, bevindt zich in de Krabnevel – het puin van een supernova die Chinese astronomen in 1054 na Christus opnamen.
In het centrum ligt de Krab-pulsar, een neutronster slechts 28 tot 30 kilometer breed die 30,2 keer per seconde draait – de compacte overblijfsel van een explosie helder genoeg dat waarnemers aan de andere kant van de planeet dit zonder telescoop opnamen, eeuwen voordat Baade en Zwicky het fenomeen zijn naam gaven.
Bronnen
- ESO: De opkomst en ondergang van een supernova
- arXiv: De SN 1006 Overblijfsel — Optische Eigenbeweging, Diepe Beeldvorming, Afstand en Helderheid op Maximum
- arXiv: Jonge Overblijfselen van Type Ia Supernovae en hun Voorlopers — SNR G1.9+0.3
- ScienceDaily: Hubble Vindt Supernova Star System Gekoppeld aan Potentiële 'Zombie Star'
- Wikipedia: Supernova
- Wikipedia: Type Ia supernova
- Wikipedia: SN 1987A
- Wikipedia: Neutronster
- Wikipedia: Krabnevel