Als sterren van formaatje zon sterven, gaan ze meestal als een nachtkaars uit en niet met een knal. Tenzij ze deel uitmaken van een dubbelster waardoor wel een supernova kan ontstaan. Voor het eerst hebben astronomen nu een radiosignaal opgepikt van precies zo’n gebeurtenis in een sterrenstelsel meer dan 400 miljoen lichtjaar hiervandaan. Het levert interessante aanwijzingen op over wat voor begeleidende ster het moet zijn geweest.
Als sterren, die acht keer zwaarder zijn dan onze zon, door hun brandstof heen zijn, explodeert hun buitenste schil, als gevolg van een implosie van het binnenste van de ster: een supernova. Daardoor ontstaan heel heldere, kleurrijke gaswolken. Wat overblijft is een compacte, gloeiendhete kern. Onze eigen zon maakt deze transitie door over zo’n 5 miljard jaar, waarna hij afkoelt en verandert in een zogenoemde witte dwerg.
Supernova type Ia
Zo’n witte dwerg – die vooral bestaat uit zuurstof en koolstof en maximaal 1,4 keer de massa van de zon heeft – kan in een dubbelstersysteem massa vergaren waardoor hij zoveel zwaarder wordt dat hij alsnog ontploft. Dit noemen we een Type Ia-supernova.
De grote vraag is waar die extra massa vandaan komt om zo’n knal van brandstof te voorzien. “We dachten altijd dat het gas was dat van een grotere begeleidende ster afkwam. Maar sterren zijn niet zo netjes, ze morsen overal gas. Een supernova-explosie zou een schok teweegbrengen van het gelekte gas en gloeiende radiogolven opleveren. Ondanks decennia onderzoek is er echter niet één keer een Type Ia-supernova opgepikt door radiotelescopen”, schrijven de onderzoekers. Daarom begonnen astronomen te denken dat Type Ia-supernova’s paren van witte dwergen zijn die naar binnen draaien en samensmelten op een relatief cleane manier, zonder gas achter te laten, en dus zonder radiosignaal.
Zeldzaam subtype
Maar toen was daar supernova 2020eyj, ontdekt door een telescoop op Hawaii op 23 maart 2020. De eerste zeven weken gedroeg de supernova zich als elk ander Type Ia. Maar de vijf maanden daarna werd de ster niet minder helder, zoals gebruikelijk. Sterker nog, er waren signalen dat er gas vrijkwam dat ongebruikelijk veel helium bevatte. Ineens bleek Supernova 2020eyj een zeldzaam subtype waarbij de schokgolf, die met 10.000 kilometer per seconde voortbeweegt, gas meeneemt dat enkel afkomstig kan zijn van de buitenste schil van een begeleidende ster.
Om dat te bevestigen testten de wetenschappers of er genoeg gas met de schokgolf meekwam om een radiosignaal te produceren. Met radiotelescopen in het Verenigd Koninkrijk is de supernova geobserveerd tot 20 maanden na de explosie. “Tot onze grote verrassing pikten we voor het eerst radiogolven op van een jonge Type Ia-supernova. Dat werd bevestigd door een observatie zo’n vijf maanden later. Was dit het bewijs dat niet alle Type Ia-supernova’s worden veroorzaakt door een samensmelting van twee witte dwergen?” schrijven de onderzoekers.
Dezelfde kritieke massa
Een van de kenmerkende eigenschappen van dit type supernova is dat ze allemaal ongeveer dezelfde piekhelderheid bereiken. Dat is logisch, omdat ze allemaal min of meer dezelfde kritieke massa hebben voor ze exploderen. Deze specifieke eigenschap leidde eind jaren 90 al tot een belangrijke conclusie, namelijk dat de uitdijing van het universum sinds de Big Bang niet vertraagt door de zwaartekracht (zoals verwacht), maar versnelt door wat we nu donkere energie noemen.
“Dus deze type Ia-supernova’s zijn belangrijke kosmische objecten en het feit dat we nog steeds niet precies weten hoe en wanneer deze stellaire explosies plaatsvinden of wat ze zo consistent maakt, was een zorg voor astronomen”, klinkt het. De vraag was vooral: als duo’s van samensmeltende witte dwergen een totale massa kunnen bereiken van bijna drie keer de zon, waarom zouden ze dan allemaal dezelfde hoeveelheid energie vrijlaten?
Gefluister van een stervende ster
Daar hebben de astronomen nu een logische verklaring voor gevonden: Supernova 2020eyj kon plaatsvinden toen er genoeg heliumgas van de begeleidende ster naar het oppervlak van de witte dwerg was gegaan om hem net over de grens te duwen van de kritieke hoeveelheid massa.
“De vraag is nu waarom we dit radiosignaal nooit eerder hebben waargenomen bij een andere Type Ia-supernova”, vragen de onderzoekers zich af. “Mogelijk probeerden we hem te snel na de explosie te detecteren en gaven we te snel op. Of misschien zijn niet alle begeleidende sterren zo rijk aan helium of geven ze het gas niet zo makkelijk af. Hoe dan ook, is geduld een schone zaak: we hebben het gefluister van een stervende ster hier ver vandaan kunnen horen.”
