Astronomen hebben de restanten van een ster in beeld gebracht die niet één, maar twee keer is ontploft.
Het beeld werd gemaakt in de Grote Magelhaense Wolk. Dat is een klein sterrenstelsel dat zich op ongeveer 160.000 lichtjaar van ons bevindt en als een soort begeleider rond onze eigen Melkweg draait. In dat sterrenstelsel vonden wetenschappers de resten van supernova SNR 0509–67.5. De overblijfselen van deze ster bleken zeer goed bewaard. Maar belangrijker: ze vertoonden een structuur die exact overeenkomt met wat je zou verwachten als een ster twee keer achter elkaar explodeert: een zogeheten dubbele detonatie.
Dode witte dwerg
De ster in kwestie was een witte dwerg. Dat is een compacte, uitgedoofde ster die overblijft nadat een ster die lijkt op onze zon het grootste deel van zijn brandstof heeft opgebruikt. Normaal gesproken zijn deze objecten vrij stabiel, tenzij ze materiaal beginnen aan te trekken van een nabije ster. In sommige gevallen kan dat leiden tot een catastrofale explosie: een supernova.
In het geval van een dubbele detonatie gebeurt dat in twee stappen. Eerst ontploft een dunne laag helium die zich rond de ster heeft opgehoopt. Die eerste klap veroorzaakt een tweede explosie, ditmaal dieper in de ster, in de kern die voornamelijk uit koolstof en zuurstof bestaat.
Uiteengerafeld licht
De theorie bestond al langer, maar dit is de eerste keer dat wetenschappers daadwerkelijk kunnen bewijzen dat dit proces zich ergens in het universum heeft afgespeeld. Dat deden ze met behulp van een geavanceerd instrument: een spectrograaf. Ze gebruikten meerbepaald de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE). Dit is een instrument dat onderdeel is van de Very Large Telescope (VLT) in Chili. Dat is een van de krachtigste telescopen op aarde en wordt beheerd door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO).
Een spectrograaf is een apparaat dat licht van een hemelobject uiteenrafelt in zijn samenstellende kleuren (zoals een prisma dat zonlicht opsplitst in een regenboog). Elke chemische stof laat een kenmerkend kleurenspoor achter. Met zo’n spectrograaf kunnen onderzoekers dus precies bepalen welke elementen aanwezig zijn in een supernova, en waar.
Precies zoals in de simulaties
De onderzoekers observeerden het overblijfsel van de supernova bijna dertig uur lang. Zo ontdekten ze uiteindelijk twee duidelijke ringen van calcium, een chemisch element dat tijdens zulke explosies ontstaat. De ene ring zat dichter bij het centrum van de explosie dan de andere. Tussen beide ringen bevond zich zwavel. Precies deze opstelling voorspellen computersimulaties als een witte dwerg een dubbele detonatie ondergaat.
Standaardkaarsen
Dit is, behalve interessant, een belangrijke ontdekking. Type Ia-supernovae spelen namelijk een belangrijke rol in de moderne astronomie. Ze worden gebruikt als ‘standaardkaarsen’: hun lichtkracht is zo voorspelbaar dat astronomen er afstanden in het heelal mee kunnen meten. Dankzij deze supernovae ontdekten wetenschappers in de jaren ‘90 bijvoorbeeld dat het universum steeds sneller uitdijt. Dat leidde tot de hypothese van donkere energie.
Maar er was een probleem: het klassieke model voor hoe deze supernovae ontstaan, verklaarde niet alle waarnemingen. Die theorie ging ervan uit dat een witte dwerg moet groeien tot hij een kritische massa bereikt, de zogeheten Chandrasekhar-limiet, waarna hij spontaan explodeert. Alleen bleek dat model niet goed overeen te komen met de verscheidenheid aan supernova’s die we zien.
Sowieso vervolgonderzoek
De dubbele detonatie biedt een alternatief. Zelfs lichtere witte dwergen kunnen volgens dit model exploderen. En de vondst in de Grote Magelhaense Wolk lijkt dat idee nu voor het eerst rechtstreeks te bevestigen. Dat opent de deur naar vervolgonderzoek. Door op zoek te gaan naar andere jonge supernovaresten met soortgelijke eigenschappen hopen wetenschappers meer te weten te komen over het ontstaan van Type Ia-supernovae, en zo ook over de rol die deze explosies spelen in de vorming van sterrenstelsels.
