22 februari 2024 (Nanowerk Nieuws) Supernova's zijn het spectaculaire eindresultaat van de ineenstorting van sterren die massiever zijn dan 8-10 keer de massa van de zon. Behalve dat ze de belangrijkste bronnen zijn van chemische elementen zoals koolstof, zuurstof, silicium en ijzer die het leven mogelijk maken, zijn ze ook verantwoordelijk voor het creëren van de meest exotische objecten in het universum: neutronensterren en zwarte gaten. In 1987 explodeerde supernova 1987A (SN 1987A) in de Grote Magelhaense Wolk, die zich nabij de Melkweg bevindt. Het was de eerste keer in vier eeuwen dat een supernova met het blote oog zichtbaar werd, waardoor astronomen een ongekende close-up van een supernova-explosie kregen. Hoewel SN 1987A een van de meest bestudeerde objecten aan de hemel is, blijft de vraag wat er na de explosie overbleef onbeantwoord. Is het een compacte neutronenster geworden of een zwart gat? De detectie van neutrino's, die worden geproduceerd in de supernova, gaf aan dat er zich in het centrum van de SN 1987A een supercompacte neutronenster had moeten vormen. Maar zelfs na drieënhalf decennia van intensieve observaties met de beste telescopen is er tot nu toe geen sluitend bewijs gevonden voor een dergelijke neutronenster.
Combinatie van een Hubble-opname van SN 1987A en de compacte, sterk geïoniseerde argonbron. De zwakke blauwe bron in het midden werd gedetecteerd door het NIRSpec-instrument op JWST. Daarbuiten bevindt zich de rest van de supernova, die de meeste massa bevat en zich met duizenden kilometers per seconde uitbreidt. De binnenste heldere “parelsnoer” is gas uit de buitenste lagen van de ster dat ongeveer 20,000 jaar vóór de explosie werd uitgestoten. Door de botsing tussen het snel uitdijende supernova-overblijfsel en de ring ontstaan de verhitte klonten in de ring. Buiten de binnenring bevinden zich twee buitenringen, die waarschijnlijk tegelijkertijd met de vorming van de binnenring zijn ontstaan. De heldere sterren links en rechts van de binnenring houden geen verband met de supernova. (Afbeelding: HST, JWST/NIRSpec, J. Larsson) In een onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap (“Emissielijnen door ioniserende straling van een compact object in het overblijfsel van Supernova 1987A”), maakte een internationaal team van astronomen bekend dat ze rond SN 1987A signalen hadden gedetecteerd van een neutronenster vanuit het centrum van de nevel. Met behulp van de James Webb Telescope (JWST) konden de auteurs spectraallijnen waarnemen die ofwel waren gecreëerd door de hete neutronenster, ofwel door een zogenaamde pulsarwindnevel rond de neutronenster. “Dankzij de fantastische resolutie en de nieuwe instrumenten bij JWST hebben we voor het eerst het centrum van de supernova kunnen onderzoeken en wat er na de explosie ontstond. We weten nu dat zich daar een compacte bron van ioniserende straling bevindt, waarschijnlijk een neutronenster. Dit werd voorspeld door de explosiemodellen en we hebben in 1992 simulaties gedaan die aangaven hoe we dit konden waarnemen, maar pas met JWST werd dit mogelijk. De details boden echter verschillende verrassingen”, zegt Claes Fransson, professor aan de afdeling Astronomie van de Universiteit van Stockholm en het Oskar Klein Centrum en hoofdauteur van het onderzoek. “Dit is de laatste in een reeks verrassingen die deze supernova door de jaren heen heeft geboden. Het was onverwacht dat het compacte object uiteindelijk zou worden gedetecteerd via een zeer sterke argonlijn, dus het was een beetje leuk dat het zo bleek te zijn”, zegt Josefin Larsson, professor aan het Department of Physics, KTH Royal Institute of Technology en de Oskar Klein Center en co-auteur van de studie.
Combinatie van een Hubble-opname van SN 1987A en de compacte, sterk geïoniseerde argonbron. De zwakke blauwe bron in het midden werd gedetecteerd door het NIRSpec-instrument op JWST. Daarbuiten bevindt zich de rest van de supernova, die de meeste massa bevat en zich met duizenden kilometers per seconde uitbreidt. De binnenste heldere “parelsnoer” is gas uit de buitenste lagen van de ster dat ongeveer 20,000 jaar vóór de explosie werd uitgestoten. Door de botsing tussen het snel uitdijende supernova-overblijfsel en de ring ontstaan de verhitte klonten in de ring. Buiten de binnenring bevinden zich twee buitenringen, die waarschijnlijk tegelijkertijd met de vorming van de binnenring zijn ontstaan. De heldere sterren links en rechts van de binnenring houden geen verband met de supernova. (Afbeelding: HST, JWST/NIRSpec, J. Larsson) In een onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap (“Emissielijnen door ioniserende straling van een compact object in het overblijfsel van Supernova 1987A”), maakte een internationaal team van astronomen bekend dat ze rond SN 1987A signalen hadden gedetecteerd van een neutronenster vanuit het centrum van de nevel. Met behulp van de James Webb Telescope (JWST) konden de auteurs spectraallijnen waarnemen die ofwel waren gecreëerd door de hete neutronenster, ofwel door een zogenaamde pulsarwindnevel rond de neutronenster. “Dankzij de fantastische resolutie en de nieuwe instrumenten bij JWST hebben we voor het eerst het centrum van de supernova kunnen onderzoeken en wat er na de explosie ontstond. We weten nu dat zich daar een compacte bron van ioniserende straling bevindt, waarschijnlijk een neutronenster. Dit werd voorspeld door de explosiemodellen en we hebben in 1992 simulaties gedaan die aangaven hoe we dit konden waarnemen, maar pas met JWST werd dit mogelijk. De details boden echter verschillende verrassingen”, zegt Claes Fransson, professor aan de afdeling Astronomie van de Universiteit van Stockholm en het Oskar Klein Centrum en hoofdauteur van het onderzoek. “Dit is de laatste in een reeks verrassingen die deze supernova door de jaren heen heeft geboden. Het was onverwacht dat het compacte object uiteindelijk zou worden gedetecteerd via een zeer sterke argonlijn, dus het was een beetje leuk dat het zo bleek te zijn”, zegt Josefin Larsson, professor aan het Department of Physics, KTH Royal Institute of Technology en de Oskar Klein Center en co-auteur van de studie.
Supernova (SN)1987A – de meest bestudeerde supernova
SN 1987A is de meest bestudeerde en best waargenomen supernova van allemaal en daarom van bijzonder belang voor het begrijpen van deze objecten. Deze explodeerde op 23 februari 1987 in de Grote Magelhaanse Wolk aan de zuidelijke hemel op een afstand van 160,000 lichtjaar en was de dichtstbijzijnde supernova-explosie sinds de supernova waargenomen door Johannes Kepler in 1604. Maandenlang was het mogelijk om SN 1987A te zien. met het blote oog. SN 1987A is de enige supernova die is waargenomen via zijn neutrino's (bijna massaloze deeltjes met een extreem zwakke interactie met andere materie). Dit was belangrijk omdat voorspeld werd dat 99.9 procent van de enorme energie die bij deze gebeurtenis vrijkomt, verloren zou gaan in deze deeltjes. De overige 0.1 procent werd weggestuurd in de vorm van licht en kinetische energie. Van het enorme aantal (ongeveer 1058) uitgezonden neutrino's werden er ongeveer twintig gedetecteerd door drie verschillende detectoren rond de aarde. SN 20A was ook de eerste supernova waarin de exploderende ster kon worden geïdentificeerd op basis van beelden die vóór de explosie waren gemaakt. Hierdoor kon de massa van de ster worden bepaald, wat goed overeenkwam met theoretische modellen.Er is een zwart gat of een neutronenster ontstaan
Afgezien van de neutrino's is het meest interessante gevolg van de explosie de voorspelling dat deze zal instorten tot een zwart gat of een neutronenster. Dit compacte overblijfsel is ontstaan door de kern van de ingestorte ster en heeft een massa die ongeveer 1.5 keer zo groot is als die van de zon. De resterende massa werd met een snelheid van wel 10 procent van de lichtsnelheid weggeduwd en vormde het uitdijende overblijfsel dat we vandaag de dag kunnen waarnemen. De astronomen die SN 1987A bestudeerden, vermoedden dat er na de explosie een neutronenster was gevormd. De belangrijkste indicatie kwam van de duur van de neutrinopuls van 10 seconden. Maar ondanks verdere aanwijzingen uit radio- en röntgenwaarnemingen is er tot nu toe geen sluitend bewijs voor een neutronenster gevonden. Een belangrijke reden is de grote hoeveelheid stof die zich in de jaren na de explosie heeft gevormd. Dit stof kan het grootste deel van het zichtbare licht uit het centrum blokkeren, waardoor het compacte object op zichtbare golflengten wordt verduisterd. Het identificeren van het eindproduct van de explosie was het belangrijkste resterende onopgeloste probleem voor SN 1987A.James Webb Space Telescope maakte doorbraken mogelijk
De James Webb Space Telescope (JWST) kan licht waarnemen op infrarode golflengten, dat gemakkelijker door het stof kan reizen dat zichtbaar licht blokkeert. Een internationaal team van astronomen heeft SN 1987A bestudeerd met behulp van twee instrumenten van de telescoop, MIRI en NIRSpec. Vervolgens zagen ze een puntbron in het centrum van het wijdverspreide supernova-overblijfsel, die licht uitstraalde van argon- en zwavelionen (zie figuren 1+3). Dankzij de resolutie van JWST en het vermogen van zijn instrumenten om nauwkeurig de snelheid van de uitzendende bron te bepalen, weten we dat deze puntbron zich zeer dicht bij het centrum van de supernova-explosie bevindt. Hoewel het grootste deel van de massa van de exploderende ster uitdijt met een snelheid van wel 10,000 km/seconde en daardoor over een groot volume is verspreid, bevindt de waargenomen bron zich nog steeds dicht bij de explosielocatie. Dit is wat astronomen verwachten van het compacte overblijfsel na de explosie. De waargenomen spectraallijnen van argon en zwavel zijn afkomstig van geïoniseerde atomen, waarvoor hoogenergetische fotonen van het compacte object nodig zijn. Hoe dit kan gebeuren als gevolg van de ultraviolette en röntgenstraling van een neutronenster werd in 1992 al voorspeld door Roger Chevalier (Universiteit van Virginia) en Claes Fransson.Twee mogelijke verklaringen
De wetenschappers zien de neutronenster niet rechtstreeks. In plaats daarvan concluderen ze het bestaan ervan door te observeren hoe de straling de omgeving beïnvloedt. In hun onderzoek bespreken de auteurs twee belangrijke verklaringen voor de waargenomen spectraallijnen. Mogelijk zijn ze ontstaan door de straling van de hete, pasgeboren neutronenster, die een oppervlaktetemperatuur heeft van meer dan een miljoen graden, of door energetische deeltjes die versneld worden in het sterke magnetische veld van de snel roterende neutronenster (die ook een pulsar genoemd). Dit is hetzelfde mechanisme dat plaatsvindt rond de pulsar in het centrum van de beroemde Krabnevel, het overblijfsel van een supernova die in 1054 door Chinese astronomen werd waargenomen. Beide verklarende modellen resulteren in soortgelijke voorspellingen voor wat voor soort spectraallijnen er zijn. gemaakt. Om onderscheid te maken tussen deze twee modellen zijn daarom verdere waarnemingen met JWST en telescopen op de grond in zichtbaar licht, evenals de Hubble-telescoop, vereist. Hoe dan ook leveren de nieuwe JWST-waarnemingen overtuigend bewijs voor het bestaan van een compact object, waarschijnlijk een neutronenster, in het centrum van SN 1987A. De straal van zo’n neutronenster is ongeveer 10 km, wat betekent dat de dichtheid net zo groot is als in een atoomkern. Eén kubieke millimeter van dergelijke stellaire materie weegt ongeveer evenveel als een supertanker! Samenvattend geven de nieuwe JWST-waarnemingen, samen met eerdere waarnemingen van de exploderende ster en de neutrino's die bij de explosie zijn ontstaan, een compleet beeld van dit unieke object. Het team achter deze resultaten bestaat uit 34 auteurs uit 12 landen in Europa en de VS. De eerste auteur is Claes Fransson, professor aan de afdeling Astronomie van de Universiteit van Stockholm en het Oskar Klein Centre.- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64709.php
