Drie verschillende momenten van een verre supernova-explosie zijn op één moment vastgelegd door de Hubble-ruimtetelescoop. De ster explodeerde meer dan 11 miljard jaar geleden, toen het heelal minder dan een vijfde van zijn huidige leeftijd van 13,8 miljard jaar bedroeg. Dit is de eerste gedetailleerde blik op een supernova zo vroeg in de geschiedenis van het heelal.
Het onderzoek kan wetenschappers helpen meer te weten te komen over de vorming van sterren en sterrenstelsels in het vroege heelal. De supernovabeelden zijn ook bijzonder omdat ze de vroege stadia van een sterexplosie laten zien.
"Het is vrij zeldzaam dat een supernova in een heel vroeg stadium kan worden gedetecteerd, omdat dat stadium heel kort is," verklaarde Wenlei Chen, eerste auteur van het artikel en postdoctoraal onderzoeker aan de University of Minnesota School of Physics and Astronomy. "Het duurt slechts uren tot enkele dagen, en het kan gemakkelijk worden gemist, zelfs voor een nabije detectie. In dezelfde opname zijn we in staat een opeenvolging van de beelden te zien, zoals meerdere gezichten van een supernova."
Dit was mogelijk door een verschijnsel dat gravitationele lensing wordt genoemd en dat voor het eerst werd voorspeld in Einsteins algemene relativiteitstheorie. In dit geval werkte de immense zwaartekracht van de melkwegcluster Abell 370 als een kosmische lens, waardoor het licht van de verder weg gelegen supernova werd afgebogen en vergroot.
De vervorming leverde ook meerdere beelden van de explosie in verschillende tijdsperioden op, die allemaal tegelijk op aarde aankwamen en in één Hubble-beeld werden gevangen. Dat was alleen mogelijk omdat de vergrote beelden verschillende routes door de cluster namen, zowel door verschillen in de lengte van de routes die het licht van de supernova volgde als door de vertraging van de tijd en de kromming van de ruimte als gevolg van de zwaartekracht.
De Hubble-belichting legde ook de snelle kleurverandering van de vervagende supernova vast, die duidt op een temperatuursverandering. Hoe blauwer de kleur, hoe heter de supernova is. De vroegste fase is blauw. Toen de supernova afkoelde, werd zijn licht roder. "Je ziet verschillende kleuren in de drie verschillende beelden," zei Patrick Kelly, onderzoeksleider en assistent-professor aan de Universiteit van Minnesota's School of Physics and Astronomy. "Je hebt de massieve ster, de kern stort in, hij produceert een schok, hij warmt op, en dan zie je hem een week lang afkoelen. Dat is waarschijnlijk een van de meest verbazingwekkende dingen die ik ooit heb gezien!"
Dit is ook de eerste keer dat astronomen de grootte van een stervende ster in het vroege heelal konden meten. Dit was gebaseerd op de helderheid van de supernova en de afkoelsnelheid, die beide afhangen van de grootte van de ster die hem heeft voortgebracht. Uit Hubble-waarnemingen blijkt dat de rode superreus waarvan de onderzoekers de supernova-explosie ontdekten, ongeveer 500 keer zo groot was als de zon.
Chen, Kelly en een internationaal team van astronomen vonden deze supernova door de Hubble-gegevensarchieven door te spitten, op zoek naar voorbijgaande gebeurtenissen. Chen schreef machine-learningalgoritmen om deze gebeurtenissen te vinden, maar dit was de enige supernova die met meerdere beelden is geïdentificeerd.
Chen en Kelly hebben allebei tijd gepland voor NASA's James Webb Space Telescope om nog meer verre supernovae te observeren. Zij hopen bij te dragen aan een catalogus van zeer verre supernovae om astronomen te helpen begrijpen of de sterren die vele miljarden jaren geleden bestonden, anders zijn dan die in het nabije heelal.
De Hubble-ruimtetelescoop is een project van internationale samenwerking tussen NASA en ESA. NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, beheert de telescoop. Het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore voert de wetenschappelijke activiteiten van de Hubble-telescoop uit. STScI wordt voor NASA beheerd door de Association of Universities for Research in Astronomy in Washington D.C.
Bron: NASA
