Wetenschappers hebben het mysterie van Supernova 1987A eindelijk opgelost. De ster die we hier op aarde in 1987 zagen ontploffen, blijkt nu een neutronenster te zijn geworden.
Het was voor een lange tijd best spannend: zou Supernova 1987A zich uiteindelijk onthullen als een zwart gat, of als een neutronenster? Door geïoniseerde argon- en zwavelatomen te observeren met de James Webb Space Telescope (JWST) denken astronomen nu te weten dat het uiteindelijk toch de vorm van een neutronenster is geworden. Wetenschapper Mike Barlow heeft meegewerkt aan het onderzoek. Hij laat weten: “Voor het onderzoek hebben we de MIRI- en NIRSpec-spectrometers gebruikt. Hiermee hebben we de sterke aanwezigheid van geïoniseerd argon en zwavel weten vast te stellen. Deze metingen kwamen uit het directe centrum van de stofwolk die de neutronenster verbergt, wat direct bewijs is dat er een centrale bron aanwezig is van ioniserende straling. Uit onze data blijkt dat het hierbij alleen maar om een neutronenster kan gaan.” Het onderzoek is gepubliceerd in het blad Science.
Op 23 februari 1987 spotten we hier op aarde de explosie van Supernova 1987A. Wetenschappers turen sindsdien al een lange tijd naar de supernova, waardoor het inmiddels één van de beroemdste en meest bestudeerde objecten in het heelal is geworden. Supernova 1987A staat op een afstand van 160.000 lichtjaar van ons vandaan, middenin de zogenoemde Grote Magelhaense Wolk. De supernova is extra bijzonder; het is de meest nabije supernova in bijna 400 jaar. De ster die hierbij ontplofte was voorheen een blauwwitte superreus, met een middellijn die 40 keer groter was dan die van onze zon. Er kwam zoveel licht vrij bij de explosie van Supernova 1987A dat deze op het zuidelijk halfrond met het blote oog te zien was. Wetenschappers zelf zijn nog het meest te spreken over het feit dat dit de eerste Supernova was waarbij er succesvol werd voorspeld dát er een neutronenster gevormd zou worden.
James Webb
Voor het onderzoek hebben de wetenschappers dus gebruik gemaakt van de JWST. De ruimtetelescoop heeft meetinstrumenten aan boord waarmee infrarood licht heel goed opgevangen kan worden, wat voor dit soort onderzoeken erg belangrijk is. De grote stofwolk die zich momenteel om Supernova 1987A heen bevindt blokkeert namelijk het grootste deel van het zichtbare licht, waardoor wetenschappers zich lang hebben afgevraagd wat er nu eigenlijk terecht is gekomen van de ontplofte ster. Vijf jaar geleden dachten wetenschappers namelijk al wel eerder dat ze iets van een neutronenster hadden gezien, maar helaas vond men het destijds lastig om dit met volledige zekerheid te zeggen. Doordat er nu voor het eerst hard bewijs is gevonden dat het inderdaad om een neutronenster gaat, is het mogelijk om de eerdere voorspellingen met zekerheid te staven. Mede-wetenschapper Claes Fransson legt uit: “Het is dankzij de scherpe resolutie van de JWST dat we voor het eerst in het centrum van de stofwolk hebben kunnen kijken. We weten nu met zekerheid dat er een compacte bron van ioniserende straling aanwezig is. Door de JWST te gebruiken hebben we nu voor het eerst de voorspellingen kunnen bevestigen.”
Supernova
De resultaten van het onderzoek zijn belangrijk. Om de reden hiervoor te kunnen begrijpen moeten we eerst een aantal stappen terug naar vóór de supernova plaatsvindt. Om het heel kort samen te vatten: niet alle sterren zijn aan elkaar gelijk. Sommige sterren, zoals onze zon, zullen tegen het eind van de levenscyclus langzaam uitdijen. Dit is echter niet het geval voor sterren die vele malen groter en zwaarder zijn, zoals bij Supernova 1987A het geval was. Bij deze sterren speelt de zwaartekracht een grote rol tegen het einde van de levenscyclus. Deze sterren dijen tegen het einde van hun leven niet uit, maar storten door hun enorme massa juist ineen, wat uiteindelijk resulteert in een gigantische explosie die we ook wel een ‘supernova type II’ noemen.
Deze supernovae zijn heel erg bijzonder en van fundamenteel belang voor het universum: tijdens de explosie worden de bouwblokjes van de ster zo heftig door elkaar geschud dat ze compleet nieuwe (en vaak zwaardere) elementen vormen, welke vervolgens met een enorme kracht het universum in worden geblazen. Wat er na de supernova overblijft kan verschillen: óf het wordt een neutronenster, óf de ontstane neutronenster implodeert verder en resulteert uiteindelijk in een zwart gat. Barlow licht toe: “Supernovae zijn de hoofdbronnen van de chemische elementen die leven mogelijk maken. Het is dan ook heel belangrijk dat we onze modellen wat betreft supernovae helder krijgen en goed laten werken. Er bestaan geen andere objecten zoals de neutronenster in Supernova 1987A; een neutronenster die zó dichtbij staat en die zich nog maar zo recent heeft gevormd. De stofwolk is inmiddels al een tijdje aan het uitdijen, wat betekent dat we steeds meer van de neutronenster zullen zien.”
Puzzelstukje
Er is echter nog wel een klein puzzelstukje dat nog gelegd moet worden. Vooralsnog is niet bekend waar de ioniserende straling precies vandaan komt. Barlow sluit af: “Er zijn twee mogelijke bronnen voor de ioniserende straling. In het eerste geval zou het zo kunnen zijn dat de ioniserende straling afkomstig is van het oppervlak van de hete neutronenster, dat momenteel warmer is dan een miljoen graden Celsius. Het kan echter ook zo zijn dat de neutronenster gigantisch snel draait en daarmee in een pulsar is veranderd, waardoor deze een ioniserende wind in het omliggende materiaal op heeft gewekt door geladen deeltjes rond te slingeren.”
Er valt nog heel veel te zeggen over Supernova 1987A. Zo heeft de JWST een aantal maanden geleden twee eigenaardige ‘halve maantjes’ in de stofwolk ontdekt. Wil je hier meer over weten? Kijk dan eens hier.
