Wetenschappers observeren voor het eerst de vroege stadia van een supernova

Voor het eerst hebben wetenschappers de vroege stadia van een supernova kunnen waarnemen, waarbij een enorme ster explodeert in een kenmerkende vorm die lijkt op die van een olijf. Deze explosieve dood van een ster, een supernova, is een van de meest heftige kosmische gebeurtenissen, maar hoe deze er precies uitziet terwijl het gebeurt, blijft een raadsel.

Onderzoekers hebben de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Observatorium in Chili gebruikt om een supernova van een ster te observeren met een massa van ongeveer vijftien keer die van de zon, gelegen in het sterrenstelsel NGC 3621, op ongeveer 22 miljoen lichtjaar van de aarde in de richting van het sterrenbeeld Hydrus.

Tot nu toe was het moeilijk om de vorm van dergelijke explosies te bepalen vanwege de snelheid waarmee ze plaatsvinden, maar bij deze supernova moest er snel gehandeld worden. De explosie werd geregistreerd op 10 april 2024, terwijl astrofysicus Yi Yang van de Tsinghua-universiteit in China na een lange vlucht naar San Francisco landde. Het officiële verzoek van de onderzoeker om de VLT naar de supernova te richten, werd slechts enkele uren later ingewilligd.

Hierdoor konden de wetenschappers de explosie observeren slechts 26 uur na de eerste detectie en 29 uur nadat materiaal van het binnenste van de ster voor het eerst de oppervlakte had bereikt. Ze zagen de ster omringd door een schijf van gas en stof, terwijl de explosie materiaal uit de kern naar buiten duwde, waardoor de vorm vervormde tot dat van een verticaal staande olijf.

“De geometrie van de supernova-explosie biedt fundamentele informatie over de evolutie van sterren en de fysieke processen die leiden tot deze kosmische vuurwerken,” zei Yang, de hoofdonderzoeker van de studie die is gepubliceerd in Science Advances.

“De exacte mechanismen achter de explosies van supernova’s van massieve sterren, met een massa van meer dan acht keer die van de zon, zijn nog steeds onderwerp van debat en vormen een van de belangrijkste vragen die wetenschappers willen onderzoeken,” voegde Yi Yang toe.

Grote sterren zoals deze hebben een relatief korte levensduur. Deze ster, die van het type rode supergianten is, was ongeveer 25 miljoen jaar oud op het moment van verdwijning. Ter vergelijking, de zon is meer dan 4,5 miljard jaar oud en heeft nog een paar miljard jaar te leven.

Op het moment van de explosie was de diameter van deze ster 600 keer groter dan die van de zon. Een deel van de massa van de ster werd de ruimte ingeschoten. Wat overbleef, wordt verondersteld te zijn getransformeerd in een neutronenster, legde co-auteur van de studie, Dietrich Baade, astrofysicus bij het Europese Zuidelijke Observatorium in Duitsland, uit.

“De eerste waarnemingen met de VLT registreerden de fase waarin materie, versneld door de explosie nabij het centrum van de ster, door de oppervlakte van de ster, de fotosfeer, breekt,” zei de Chinese astrofysicus. “Daarna komt er een enorme hoeveelheid energie vrij. De supernova breidt zich dan aanzienlijk uit en wordt zichtbaar. Gedurende een kortstondige fase kan de oorspronkelijke vorm van de supernova-explosie worden bestudeerd, voordat de explosie interactie heeft met het materiaal dat de ster omringt,” voegde Yang eraan toe.

Deze vorm, volgens Yang, geeft aanwijzingen over hoe de explosie in de kern van de ster werd veroorzaakt. Nieuwe observaties lijken enkele van de huidige wetenschappelijke modellen van de explosie uit te sluiten, terwijl wetenschappers hun begrip van de dood van massieve sterren verfijnen.