Voor het eerst is het element lithium aangetroffen in het materiaal dat door een nova is weggeblazen. Waarnemingen van Nova Centauri 2013, gedaan met ESO-telescopen op La Silla en in een sterrenwacht bij Santiago, beide in Chili, helpen verklaren waarom veel jonge sterren meer van dit element bevatten dan verwacht. Daarmee is een stukje van de puzzel van de chemische evolutie van de Melkweg gevonden waar astronomen al lang naar op zoek waren.
Naar verwachting is het lichte lithium een van de weinige elementen die tijdens de oerknal, 13,8 miljard jaar geleden, zijn gevormd. Maar de hoeveelheden lithium die in de ons omringende sterren zijn aangetroffen, bezorgen astronomen hoofdbrekens. Oude sterren bevatten minder lithium dan verwacht [1], terwijl sommige jongere sterren soms wel tien keer meer lithium bevatten [2]. Sinds de jaren zeventig denken astronomen dat veel van het overschot aan lithium in jonge sterren afkomstig kan zijn van novae – stellaire ontploffingen waarbij materie de ruimte in wordt geblazen, die zich vermengt met het ‘bouwmateriaal’ waaruit nieuwe generaties van sterren ontstaan. Maar ondanks nauwgezet onderzoek van diverse novae, kon dit vermoeden tot nu toe niet worden bevestigd.
Een team onder leiding van Luca Izzo (Sapienza University of Rome, and ICRANet, Pescara, Italië) heeft nu het FEROS-instrument van de 2,2-meter MPG/ESO-telescoop van de La Silla-sterrenwacht en de PUCHEROS-spectrograaf van de 0,5-meter ESO-telescoop van de Observatory of the Pontificia Universidad Catolica de Chile, in Santa Martina bij Santiago, gebruikt om de Nova Centauri 2013 (V1369 Centauri) te onderzoeken [3]. Deze ster, die dicht bij de heldere ster Bèta Centauri aan de zuidelijke hemel staat, ontplofte in december 2013. De nova, die gemakkelijk waarneembaar was met het blote oog, is de helderste tot nu toe van deze eeuw. De zeer gedetailleerde nieuwe gegevens vertonen de duidelijke signatuur van lithium dat met een snelheid van twee miljoen kilometer per uur door de nova is weggeblazen [4]. Het is voor het eerst dat dit element bij een nova-explosie kon worden aangetoond.
Mede-auteur Massimo Della Valle (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napels, en ICRANet, Pescara, Italië) legt het belang van deze ontdekking uit: ‘Het is een heel belangrijke stap voorwaarts. Als we ons de geschiedenis van de chemische evolutie van de Melkweg voorstellen als een grote legpuzzel, dan behoort het lithium van novae tot de belangrijkste en meest raadselachtige ontbrekende puzzelstukjes. Bovendien kan elk oerknalmodel in twijfel worden getrokken zolang het lithium-vraagstuk niet is opgelost.’ De hoeveelheid lithium die Nova Centauri 2013 heeft uitgestoten lijkt klein (minder dan een miljardste zonsmassa), maar omdat er in de geschiedenis van de Melkweg miljarden nova-explosies zijn geweest, is dat voldoende om de waargenomen en onverwacht grote hoeveelheden lithium in ons sterrenstelsel te kunnen verklaren.
Auteurs Luca Pasquini (ESO, Garching, Duitsland) en Massimo Della Valle zochten al meer dan een kwart eeuw naar sporen van lithium in novae. Voor hen is dit de bevredigende afsluiting van een lange speurtocht. Voor de jongere onderzoeksleider Luca Izzo is de ontdekking nog om een andere reden gedenkwaardig: ‘Het is heel spannend om iets te ontdekken dat al voor mijn geboorte was voorspeld, en vervolgens op mijn verjaardag in 2013 voor het eerst is waargenomen!’
Noten
[1] Het gebrek aan lithium in oudere sterren is een oud vraagstuk. Resultaten met betrekking tot dit onderwerp zijn te vinden in de persberichten eso1428, eso1235 en eso1132.
[2] De termen ‘jonger’ en ‘ouder’ worden hier gebruikt voor wat astronomen sterren van Populatie I en Populatie II noemen. De categorie Populatie I omvat onder meer onze zon; het zijn sterren die rijk zijn aan zwaardere chemische elementen en maken deel uit van de schijf van de Melkweg. Populatie II sterren zijn ouder, bevatten minder zware elementen en worden aangetroffen in de centrale verdikking en de halo van Melkweg, en in bolvormige sterrenhopen. Overigens kunnen sterren van de ‘jongere’ Populatie I-klasse miljarden jaren oud zijn!
[3] Deze relatief kleine telescopen, uitgerust met geschikte spectrografen, zijn krachtige hulpmiddelen voor dit soort onderzoek. Ook in het tijdperk van extreem grote telescopen blijven kleinere telescopen voor specifieke taken heel waardevol.
[4] Deze hoge snelheid, van de nova in de richting van de aarde, heeft tot gevolg dat de golflengte van de absorptielijn in het spectrum die het gevolg is van de aanwezigheid van lithium een flink stuk naar de blauwe kant van het spectrum is opgeschoven.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Early optical spectra of Nova V1369 Cen show presence of lithium’, van L. Izzo et al., dat online in de Astrophysical Journal Letters is gepubliceerd.
Het onderzoeksteam bestaat uit Luca Izzo (Sapienza University of Rome, en ICRANet, Pescara, Italië), Massimo Della Valle (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Naples; ICRANet, Pescara, Italië), Elena Mason (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Triëst, Italië), Francesca Matteucci (Universitá di Trieste, Triëst, Italië), Donatella Romano (INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Bologna, Italië), Luca Pasquini (ESO, Garching bei Munchen, Duitsland), Leonardo Vanzi (Department of Electrical Engineering and Center of Astro Engineering, PUC-Chile, Santiago, Chili), Andres Jordan (Institute of Astrophysics and Center of Astro Engineering, PUC-Chile, Santiago, Chili), José Miguel Fernandez (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chili), Paz Bluhm (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chili), Rafael Brahm (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chili), Nestor Espinoza (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chili) en Robert Williams (STScI, Baltimore, Maryland, VS).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. 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 specifiek 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. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
