Het is nog niet eens oudjaar, toch is het een waar vuurwerkspektakel dat de nieuwste foto van de James Webb-telescoop ons toont. Niet eerder kon supernovarestant Cassiopeia A in zo’n hoge resolutie worden vastgelegd. Het levert een adembenemend plaatje op.
Cas A ligt op zo’n 11.000 lichtjaar afstand in sterrenbeeld Cassiopeia. De explosie is sinds 340 jaar geleden te zien. Het is een van de best bestudeerde supernovarestanten van het heelal. Ook de Hubble heeft bijvoorbeeld al menig fotootje gemaakt van de resten van de geëxplodeerde ster. Alleen met James Webb is er een nieuw tijdperk ingetreden. De supertelescoop – of meer precies het MIRI (Mid-Infrared Instrument) toonde in april al nieuwe en onverwachte beelden van het binnenste gedeelte van het supernovarestant. Veel van de MIRI-details zijn echter onzichtbaar op de nieuwe NIRCam-foto (Near-Infrared) en astronomen vragen zich nu af waarom dat zo is.
De foto’s zijn gemaakt met behulp van infrarood licht. Dat kunnen we niet zien dus worden deze golflengtes van licht vertaald in zichtbare kleuren. In deze nieuwe afbeelding van Cas A geven de diverse filters van NIRCam verschillende kleuren af en iedere kleur geeft een verschillende activiteit in het object weer.
Op het eerste gezicht lijkt de NIRCam-foto misschien minder kleurrijk dan de eerdere MIRI-afbeelding. Maar dit komt simpelweg door de golflengtes waarin het materiaal van het object licht uitzendt. De opvallendste kleuren in Webbs nieuwste beeld worden gevormd door de feloranje en lichtroze materialen die in het binnenste gedeelte van het supernova-restant te zien zijn. Zelfs de kleinste klompjes gas, die bestaan uit zwavel, zuurstof, argon en neon van de ster zelf, weet Webb messcherp vast te leggen. In dit gas bevindt zich een mengsel van stof en moleculen, die uiteindelijk onderdeel worden van nieuwe sterren en planetaire stelsels. Sommige brokstukken zijn zelfs voor Webb te klein, wat betekent dat ze kleiner zijn dan 16 miljard kilometer in doorsnee. Ter vergelijking: Cas A in zijn geheel omvat tien lichtjaar, oftewel zo’n 96 biljoen kilometer.
“Met de resolutie van NIRCam kunnen we nu zien hoe de stervende ster compleet is versplinterd toen hij explodeerde en stukjes achterliet die vergelijkbaar zijn met kleine glasscherven”, zegt onderzoeksleider Danny Milisavljevic van de Purdue University. “Het is ongelooflijk dat we na al die jaren studie van Cas A deze details nu kunnen oplossen. Het geeft ons een totaal nieuw inzicht in hoe deze ster explodeerde.”
Minder kleur, meer info
Als je de NIRCam-afbeelding vergelijkt met het MIRI-plaatje dan zie je hoe het binnenste gedeelte en de aller buitenste schil bijzonder weinig kleur vertonen. De randen van het binnenste gedeelte die op de MIRI-afbeelding nog diep oranje en rood kleurden, zien er nu uit als de rook van een kampvuur. Dit markeert het punt waar de supernovaschokgolf op het omliggende stellaire materiaal botst. Het stof is er te koud om te worden gedetecteerd in near-infrared-golflengtes, maar licht wel op in mid-infrared.
De witte kleur is waarschijnlijk licht van synchroton-straling, die wordt uitgestoten door het hele elektromagnetische spectrum, inclusief het near-infrared. Het wordt gegenereerd door geladen deeltjes die op extreem hoge snelheid als een spiraal rond een magnetisch veld cirkelen. Synchrotronstraling is ook zichtbaar in de bubbelvormige schil in de onderste helft van het binnenste gedeelte.
Het Groene Monster
Wat ook niet te zien is op de NIRCam-afbeelding is het groene licht in het centrale gedeelte van Cas A dat bij de MIRI-foto wel zichtbaar is en destijds het Groene Monster werd genoemd door de wetenschappers. Het was een gedeelte dat ze moeilijk vonden om te begrijpen. En hoewel het groen nu niet zichtbaar is, biedt de NIRCam-foto wel meer inzicht in dit mysterieuze onderdeel. De cirkelvormige gaten van de MIRI-afbeelding zijn vaag in wit en paars te zien. Dit geeft geïoniseerd gas weer. De onderzoekers denken dat dit het gevolg is van de supernova-brokstukken die zich erdoorheen drukken en die gas uitstoten dat is achtergebleven voor de ster explodeerde.
Baby Cas A
De astronomen waren tenslotte nog compleet verbijsterd door één fascinerend onderdeel in de rechterhoek onderaan van de NIRCam-afbeelding. Ze noemen die grote, gestreepte ‘blob’ Baby Cas A, omdat het een afsplitsing lijkt van de grote supernova. Het is echter een lichtecho. Het licht van de explosie van de ster heeft ver weg gelegen stof bereikt en verwarmd. Het gloeit nu het afkoelt. Het stofpatroon en het feit dat het lijkt alsof Baby Cas A dichtbij Cas A zelf ligt, fascineert de onderzoekers. Want in werkelijkheid ligt Baby Cas A zo’n 170 lichtjaar achter de supernovarest. Er zijn ook nog enkele andere kleine lichtecho’s te zien op het nieuwe portret van Webb, zoals op bovenstaande foto bij nummer 3 wordt aangewezen.
