Frappante nieuwe waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) telescoop laten voor het eerst zien dat het restant van een recente supernova boordevol pas gevormd stof zit. Als genoeg van dit stof de hachelijke oversteek naar de interstellaire ruimte weet te maken, kan dit verklaren waarom veel sterrenstelsels zo’n stoffig, duister uiterlijk hebben. Sterrenstelsels kunnen opmerkelijk stofrijke oorden zijn [1]. Vermoed wordt dat veel van dat stof afkomstig is van supernova-explosies, vooral in de begintijd van het heelal.
Maar tot nu toe was er weinig direct bewijs dat supernova’s veel stof produceren. Waarnemingen met de ALMA-telescoop hebben daar nu verandering in gebracht. ‘We hebben een opmerkelijk grote stofconcentratie ontdekt in het centrale deel van het materiaal dat door een relatief jonge en nabije supernova is uitgestoten,’ zegt Remy Indebetouw, astronoom bij het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) en de universiteit van Virginia, beide in Charlottesville (VS). ‘Dit is de eerste keer dat we hebben kunnen vaststellen waar het stof is gevormd, wat belangrijk is voor het begrijpen van de evolutie van sterrenstelsels.’
Een internationaal team van astronomen heeft ALMA gebruikt om de gloeiende restanten van de supernova 1987A [2] te onderzoeken. Deze bevinden zich in de Grote Magelhaense Wolk, een klein sterrenstelsel op 160 000 lichtjaar van de aarde. SN 1987A is de meest nabije supernova-explosie sinds Johannes Kepler in 1604 een supernova binnen onze eigen Melkweg waarnam.
Astronomen hadden voorspeld dat in het gas dat na de explosie afkoelt grote hoeveelheden stof zouden ontstaan, doordat er in de koude centrale gebieden van het restant verbindingen ontstaan van atomen van zuurstof, koolstof en silicium. Maar bij eerdere waarnemingen van SN 1987A, die tijdens de eerste vijfhonderd dagen na de explosie met infraroodtelescoop zijn gedaan, werden slechts kleine hoeveelheden warm stof gedetecteerd.
Dankzij ALMA’s ongekende beeldscherpte en gevoeligheid heeft het onderzoeksteam nu de veel grotere hoeveelheid koel stof kunnen vastleggen die helder straalt op millimeter- en submillimetergolflengten. De astronomen schatten dat het restant van de supernova nu ongeveer een kwart zonsmassa aan pas gevormd stof bevat. Ze hebben ook ontdekt dat er aanzienlijke hoeveelheden koolstofmonoxide en siliciummonoxide zijn gevormd.
‘SN 1987A is bijzonder omdat hij zich nog niet heeft vermengd met zijn omgeving: wat we daar tegenkomen is dus ter plekke gemaakt,’ zegt Indebetouw. ‘De nieuwe ALMA-resultaten, die de eerste zijn in hun soort, tonen een supernovarestant tjokvol materiaal dat een paar decennia geleden nog niet bestond.’
Maar supernova’s produceren niet alleen stofdeeltjes, ze vernietigen deze ook.
Terwijl de schokgolf van de supernova-explosie in alle richtingen uitdijde, veroorzaakte deze de helder oplichtende ringen van materiaal, zoals die op eerdere beelden van de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA te zien zijn. Nadat de schokgolf op dit omhulsel van gas, dat de oorspronkelijke ster kort voor zijn explosieve einde heeft uitgestoten, was gestuit, werd een deel van de krachtige explosie teruggekaatst naar het centrum van het restant. ‘Op een gegeven ogenblik zal de teruggekaatste schokgolf tegen deze golvende massa’s pas gevormd stof beuken,’ zegt Indebetouw. ‘Waarschijnlijk zal dan een deel van het stof afgebroken worden. Maar hoeveel precies laat zich moeilijk voorspellen – misschien slechts een beetje, misschien de helft of twee derde.’ Als een flink deel ervan overblijft en de interstellaire ruimte weet te bereiken, kan dit de verklaring zijn voor de overvloedige hoeveelheden stof die astronomen in het vroege heelal waarnemen.
‘Heel jonge sterrenstelsels zijn enorm stofrijk en dit stof speelt een belangrijke rol bij hun evolutie,’ zegt Mikaki Matsuura van University College London (VK). ‘We weten dat stof onder de huidige omstandigheden op verschillende manieren kan ontstaan, maar in het jonge heelal moet het grotendeels van supernova’s afkomstig zijn geweest. En nu hebben we eindelijk direct bewijs dat die theorie ondersteunt.’
Noten
[1] Kosmisch stof bestaat uit korreltjes silicaat en grafiet – mineralen die ook op aarde veel voorkomen. Het roet van een kaars lijkt veel op kosmisch grafietstof, al zijn roetdeeltjes minstens tien keer zo groot als de gemiddelde grafietkorreltjes in de ruimte.
[2] Het licht van deze supernova bereikte de aarde in 1987, zoals blijkt uit zijn aanduiding.
Meer informatie
De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van Europa, Noord-Amerika en Oost-Azië, met steun van de republiek Chili. ALMA wordt in Europa gefinancierd door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), in Noord-Amerika door de National Science Foundation (NSF) van de VS in samenwerking met de National Research Council van Canada (NRC) en de National Science Council van Taiwan (NSC), en in Oost-Azië door de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan. De bouw en het beheer van ALMA worden namens Europa geleid door ESO, namens Noord-Amerika door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat bestuurd wordt door de Associated Universities, Inc. (AUI), en namens Oost-Azië door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De overkoepelende leiding en het toezicht op bouw, ingebruikname en beheer van ALMA is in handen van het Joint ALMA Observatory (JAO).
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Dust Production and Particle Acceleration in Supernova 1987A Revealed with ALMA’ van R. Indebetouw et al, dat in de Astrophysical Journal Letters verschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit R. Indebetouw (National Radio Astronomy Observatory (NRAO); university van Virginia, Charlottesville, VS), M. Matsuura (University College London, VK [UCL]), E. Dwek (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, VS), G. Zanardo (International Centre for Radio Astronomy Research, universiteit van West-Australië, Crawley, Australië [ICRAR]), M.J. Barlow (UCL), M. Baes (Sterrenkundig Obervatorium Gent, België), P. Bouchet (CEA-Saclay, Gif-sur-Yvette, Frankrijk), D.N. Burrows (Pennsylvania State University, University Park, VS), R. Chevalier (universiteit van Virginia, Charlottesville, VS), G.C. Clayton (Louisiana State University, Baton Rouge, VS), C. Fransson (universiteit van Stockholm, Zweden), B. Gaensler (Australian Research Council Centre of Excellence for All-sky Astrophysics [CAASTRO]; Sydney Institute for Astronomy, universiteit van Sydney, Australië), R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS), M. Lakicevic (Lennard-Jones Laboratories, Keele University, VK), K.S. Long (Space Telescope Science Institute, Baltimore, VS [STScI]), P. Lundqvist (universiteit van Stockholm, Zweden), I. Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Zweden), J. Marcaide (universiteit van Valencia, Burjassot, Spanje), R. McCray (universiteit van Colorado te Boulder, VS), M. Meixner (STScI; Johns Hopkins University, Baltimore, VS), C.-Y. Ng (universiteit van Hong Kong, Hong Kong), S. Park (universiteit van Texas te Arlington, VS), G. Sonneborn (STScI), L. Staveley-Smith (ICRAR; CAASTRO), C. Vlahakis (Joint ALMA Observatory/European Southern Observatory, Santiago, Chili) en J. van Loon (Lennard-Jones Laboratories, Keele University, VK).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
Bron: ESO
