Nieuwe 3D-modellen ontrafelen de gewelddadige uitbarsting van nabije ster Eta Carinae

Astronomen hebben de iconische ster Eta Carinae, bekend om zijn kolossale uitbarsting in de 19e eeuw, tot leven gebracht in adembenemende 3D-modellen. Nieuwe beelden en visualisaties onthullen de gelaagde structuur van de uitgestoten gaswolken en werpen een nieuw licht op de stervensfase van de zwaarste sterren in ons melkwegstelsel.

Eta Carinae is een van de meest extreme en onvoorspelbare bewoners van onze Melkweg. In de 19e eeuw onderging deze hyperreus ster een cataclysmische uitbarsting die astronomen verbijsterde en die de ster tijdelijk de op één na helderste aan de nachthemel maakte. Nu, bijna twee eeuwen later, hebben wetenschappers de kracht van meerdere ruimtetelescopen en geavanceerde modellering gebundeld om deze gewelddadige gebeurtenis in ongekend detail te reconstrueren. De resulterende 3D-visualisaties nemen ons mee op een reis door de resten van de explosie en onthullen de complexe anatomie van een stervende ster.

De Carinanevel (NGC 3372), een uitgestrekte stervormingsnevel op ‘slechts’ 7.500 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Kiel (Carina – zuidelijk halfrond). Met een diameter van circa 260 lichtjaar omringt hij ster Eta Carinae – de helderste ster, links te vinden in deze opname – één van de meest massieve en helderste sterren in de Melkweg. Foto: ESO/IDA/Danish 1.5 m/R.Gendler, J-E. Ovaldsen, C. Thöne, and C. Feron.
Een gedetailleerde Hubble-opname van de fel schijnende ster Eta Carinae, sterk ingezoomd ten opzichte van het omgevingsoverzicht uit de afbeelding hierboven. De bipolaire gas- en stofwolken, een ‘Homunculus-nevel’, zijn het resultaat van de supernova-achtige explosie van de ster in 1843 en expanderen sindsdien met ongeveer 500 kilometer per seconde. Foto: Nathan Smith (University of California, Berkeley)/NASA

Een multispectrale reis naar het hart van de eruptie

Twee van NASA’s krachtigste ruimtetelescopen, de Hubble ruimtetelescoop en de Chandra röntgentelescoop, hebben jarenlang Eta Carinae geobserveerd in verschillende soorten licht: zichtbaar licht, ultraviolet en röntgenstraling. Elk type licht dringt door een andere laag van de gas- en stofwolken die de ster omringen, de zogenaamde Homunculus-nevel. Wat in zichtbaar licht een prachtige, bipolaire vorm lijkt, blijkt in röntgenlicht een compleet andere structuur te onthullen, vol met schokgolven en heet gas. Door al deze 2D-waarnemingen te combineren, zijn astronomen en visualisatie-experts erin geslaagd een gedetailleerd 3D-model te bouwen. Dit model toont de geneste lagen van de nevel en stelt ons in staat Eta Carinae vanuit elke hoek te bekijken:

De erfenis van de ‘Grote Uitbarsting’

Deze visualisaties vertellen het verhaal van de supernova-achtige explosie van de ster in de jaren 1840; de ‘Grote Uitbarsting’. Tijdens deze periode stootte Eta Carinae, één van de zwaarste sterren die we kennen aan zo’n 100 zonsmassa’s, maar liefst 10% van zijn totale massa de ruimte in. De uitgestoten materie botst met langzamer bewegend materiaal dat de ster in eerdere, rustiger fasen heeft verlaten. Het spectrum van de ster, dat cruciaal is om massa, temperatuur en samenstelling te bepalen, onthult nu ook de aanwezigheid van krachtige sterrenwinden en de expansiesnelheid van deze uitdijende gaslagen. Dit creëert een complex landschap van schokfronten en heet gas, dat vooral zichtbaar is in röntgenstraling. Het begrijpen van deze interactie is cruciaal, omdat het ons een momentopname biedt van de laatste, onstabiele levensfase van zulke massieve sterren.

Een spectrumlijnen analyse van Eta Carinae, vastgelegd met de gloednieuw in gebruik genomen SOAR Telescope Echelle Spectrograph (STELES), met heldere emissielijnen van waterstof. Het spectrum beslaat een golflengtebereik van ongeveer 312 nanometer (ultraviolet) tot 905 nanometer (infrarood). Afbeelding: CTIO/NOIRLab/SOAR/NSF/AURA/N. Smith (University of Minnesota)

Het grotere plaatje in de Carinanevel

Eta Carinae staat niet op zichzelf; het is het helderste object in de grotere Carinanevel (NGC 3372), een reusachtige stellaire kraamkamer. Deze context wordt duidelijk in beelden van telescopen zoals de Curtis Schmidt Telescope op Cerro Tololo in Chili. Op deze brede opnamen is te zien hoe de intense straling en krachtige winden van Eta Carinae en zijn massieve buren de omringende gaswolken wegvreten en herschikken. De positie van de ster benadrukt zijn dominante rol in deze dynamische omgeving.

Een breedbeeldopname van de Carinanevel, maar slechts opgebouwd uit een combinatie van specifieke spectrumopnamen in licht afkomstig van de atomen zuurstof (blauw), waterstof (groen) en zwavel (rood). De heldere ster in het centrum is Eta Carinae. Foto: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/N. Smith (University of Minnesota)

Van verleden naar toekomst

Deze nieuwe inzichten sluiten naadloos aan bij eerdere bevindingen wij eerder over schreven; waaruit bleek dat Eta Carinae een supernova-in-wording is die mogelijk een groot geheim prijsgeeft over zijn interne structuur. Tevens voorspelden modellen al dat de ster de komende decennia vele malen helderder zal worden. De recente 3D-modellen en spectra bieden de instrumenten om deze voorspellingen te toetsen en de aanstaande veranderingen nauwkeurig te volgen.

Slot

Eta Carinae blijft een kosmisch laboratorium van formaat. Door de combinatie van historische waarnemingen, krachtige ruimtetelescopen en baanbrekende visualisatietechnieken, kunnen astronomen de laatste stuiptrekkingen van deze stellaire reus steeds beter ontcijferen. Het onderzoek leert ons niet alleen het lot van Eta Carinae kennen – die uiteindelijk als supernova zal exploderen – maar ook het fundamentele levenseinde van de zwaarste sterren die het universum rijk is.

Bronmateriaal

"New Instrument at SOAR Achieves First Light with Observations of Remarkable Binary Star System" - NOIRLab
"STELES Spectrum of Eta Carinae" - NOIRLab
"SOAR Telescope" - NOIRLab
"Eta Carinae" - Youtube/Space Telescope Science Institute
Afbeelding bovenaan dit artikel: Nathan Smith (University of California, Berkeley), NASA

Fout gevonden?

Interessant voor jou

Voor jou geselecteerd