Een internationaal team van wetenschappers, onder leiding van astrofysici van Northwestern University (VS), heeft een nooit eerder waargenomen soort exploderende ster ontdekt: een supernova die rijk is aan silicium, zwavel en argon. Doorgaans vertoont zo’n zware ontploffende ster alleen lichte elementen zoals waterstof en helium (Nature, 20 augustus).
Al geruime tijd vermoeden astronomen dat zware sterren een gelaagde structuur hebben, vergelijkbaar met de ‘rokken’ van een ui. De buitenste lagen bestaan voornamelijk uit lichte elementen, maar naar binnen toe kom je steeds zwaardere elementen tegen; de kern van zo’n ster bestaat zelfs volledig uit ijzer.
De nu ontdekte supernova, met de aanduiding SN2021yfj, vertoonde echter een heel andere chemische signatuur. De waarnemingen suggereren dat de zware ster al vóór zijn explosie op de een of andere manier zijn buitenste lagen waterstof, helium en koolstof is kwijtgeraakt, waardoor de binnenste lagen – die rijk zijn aan silicium en zwavel – bloot kwamen te liggen. Deze ontdekking biedt een ongekend kijkje in het diepe binnenste van de zware ster, vlak voor zijn explosieve dood.
‘Het is voor het eerst dat we een ster hebben gezien die in feite volledig is gestript’, aldus Steve Schulze van Northwestern, die het onderzoek leidde. ‘Sterren zoals deze kunnen hun buitenste lagen kwijtraken, maar desondanks toch een schitterende explosie produceren die vanaf zeer grote afstand waarneembaar is.’
Zware sterren hebben tien tot honderd keer zoveel massa als onze zon en produceren energie door middel van kernfusie. Bij dit proces zorgen de intense druk en extreme hitte in de kern van de ster ervoor dat lichtere elementen samensmelten tot zwaardere. Wanneer temperatuur en dichtheid in de kern oplopen, komt de zogeheten schilverbranding op gang. Dat wil zeggen dat terwijl de ster zwaardere elementen produceert, er een aantal schillen rond de kern ontstaan waarin lichtere elementen worden gefuseerd. Dit proces resulteert uiteindelijk in de vorming van een kern van ijzer. Wanneer deze kern instort, komt er een supernova-explosie op gang of wordt er een zwart gat gevormd.
Voorafgaand aan hun explosie stoten zware sterren vaak lagen af, maar SN2021yfj heeft veel meer materiaal uitgestoten dan wetenschappers ooit eerder hebben gezien. Waarnemingen van andere ‘ontmantelde sterren’ brachten lagen van helium of koolstof en zuurstof aan het licht, die zichtbaar werden nadat de buitenste waterstoflaag was verdwenen. Maar astronomen hebben nu veel dieper in zo’n ster kunnen kijken dan anders. Er moet dus iets bijzonders aan de hand zijn geweest.
Hoewel de precieze oorzaak nog onduidelijk is, vermoedt het team van Schulze dat de raadselachtige supernova hoogstwaarschijnlijk is veroorzaakt door een zware ster die zichzelf letterlijk uit elkaar heeft gescheurd. Terwijl de kern van de ster onder zijn eigen zwaartekracht werd samengedrukt, werd deze heter en dichter. Daardoor kwamen fusiereacties op gang die dermate intens waren dat er een krachtige uitbarsting van energie ontstond die de buitenste lagen van de ster wegblies. (EE)
First-of-its-kind supernova reveals inner workings of a dying star