Persbericht

3D-beeld van een ontplofte ster

4 augustus 2010

Astronomen hebben, met behulp van ESO’s Very Large Telescope, voor het eerst een driedimensionaal beeld verkregen van het binnenste materiaal dat door een recent ontplofte ster is uitgestoten. Volgens de nieuwe onderzoeksresultaten was de ontploffing niet alleen krachtig: hij was ook in één bepaalde richting geconcentreerd. Dat wijst er sterk op dat de supernova heel turbulent moet zijn geweest, zoals ook de meest recente computermodellen laten zien.

Anders dan de zon, die tamelijk rustig zal sterven, sluiten zware sterren hun korte bestaan af met een ontploffing. Bij zo’n supernova-explosie worden enorme hoeveelheden materie weggeblazen. Supernova 1987A in de betrekkelijk nabije Grote Magelhaense Wolk is een bijzonder geval. Deze supernova, die in 1987 verscheen, was de eerste in 383 jaar die met het blote oog waarneembaar was (eso8704). Door zijn relatieve nabijheid konden astronomen de ontploffing van de zware ster en de nasleep ervan ongekend gedetailleerd onderzoeken. Slechts weinig gebeurtenissen in de moderne sterrenkunde zijn door astronomen met zoveel enthousiasme onthaald.

SN 1987A was een goudmijn voor astrofysici (eso8711 en eso0708). Hij leverde een aantal bijzondere onderzoeksprimeurs op, waaronder de detectie van neutrino’s van de instortende binnenkern (de aanzet tot de explosie), de opsporing op archiefbeelden van de ster vóórdat deze ontplofte, het vinden van aanwijzingen dat de explosie niet symmetrisch is verlopen, de directe waarneming van de radioactieve elementen die bij de ontploffing zijn gevormd, de waarneming van stofvorming in de supernova, en de detectie van circumstellair en interstellair materiaal (eso0708).

Nieuwe waarnemingen met behulp van het unieke SINFONI-instrument van ESO’s Very Large Telescope [1] hebben nog meer kennis over deze verbazingwekkende gebeurtenis opgeleverd. Het is astronomen nu voor het eerst gelukt om een driedimensionale reconstructie van de centrale delen van het ontploffende materiaal te maken.

Uit dit 3D-beeld blijkt dat de explosie in sommige richtingen krachtiger en sneller verliep dan in andere. Hierdoor is een onregelmatig gevormde materieverdeling ontstaan die zich op de ene plek verder uitstrekt dan op de andere.

Het eerste materiaal dat door de explosie is uitgestoten, bereikte snelheden van maar liefst 100 miljoen kilometer per uur – dat is ongeveer een tiende van de lichtsnelheid oftewel 100.000 keer de snelheid van een verkeersvliegtuig. Zelfs met die rotgang heeft het tien jaar geduurd voordat het materiaal een ring van gas en stof bereikte die de stervende ster eerder al had uitgestoten. Uit de 3D-reconstructie blijkt verder dat er nog een golf van materiaal onderweg is, die zich tien keer zo langzaam voortplant en wordt opgewarmd door de radioactieve elementen die bij de explosie zijn gevormd.

‘We hebben vastgesteld wat de snelheidsverdeling van het binnenste uitgestoten materiaal van supernova 1987A is,’ zegt hoofdauteur Karina Kjær. ‘Hoe een supernova precies ontploft, begrijpen we niet goed. Maar de manier waarop de ster explodeert laat zijn sporen achter in dat binnenste materiaal. We kunnen zien dat dit materiaal niet gelijkmatig in alle richtingen is uitgestoten, maar een voorkeursrichting lijkt te hebben gehad. Deze richting wijkt bovendien af van wat op basis van de positie van de ring werd verwacht.’

Zulk asymmetrisch gedrag is door sommige recente computermodellen van supernova-explosies voorspeld. Volgens die modellen ontstaan tijdens de explosie grootschalige instabiliteiten, en de nieuwe waarnemingen vormen het eerste directe bewijs daarvan.

SINFONI is het belangrijkste instrument in zijn soort: zijn grote nauwkeurigheid was doorslaggevend voor dit onderzoek. Een geavanceerd adaptief optisch systeem ging de vertroebelende werking van de aardatmosfeer tegen, en een techniek die integral field spectroscopy wordt genoemd stelde de astronomen in staat om verschillende delen van de chaotische kern van de supernova tegelijk te onderzoeken, wat de opbouw van het 3D-beeld mogelijk maakte.

‘Integral field spectroscopy is een speciale techniek waarbij we voor elke pixel informatie krijgen over de aard en de snelheid van het gas,’ aldus Kjær. ‘Dit betekent dat we behalve het normale beeld ook de snelheid langs de gezichtslijn verkrijgen. Omdat we weten hoeveel tijd er sinds de explosie is verstreken, en omdat het materiaal ongehinderd naar buiten beweegt, kunnen we deze snelheid omzetten in een afstand. Dit resulteert in een afbeelding van het binnenste uitgestoten materiaal in zowel voor- als zijaanzicht.’

Noten

[1] Het team heeft gebruik gemaakt van het instrument SINFONI (Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared) van ESO’s Very Large Telescope (VLT). SINFONI is een gecombineerde camera/spectrograaf voor het nabij-infrarood (1,1–2,45 µm), die voorzien is van adaptieve optiek.

Meer informatie

Dit onderzoek zal verschijnen in Astronomy and Astrophysics (‘The 3-D Structure of SN 1987A’s inner Ejecta’, door K. Kjær et al.).

Het onderzoeksteam bestaat uit Karina Kjær (Queen’s University Belfast, GB), Bruno Leibundgut en Jason Spyromilio (ESO), en Claes Fransson en Anders Jerkstrand (Universiteit van Stockholm, Zweden).

ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, is de belangrijkste intergouvernementele sterrenkundeorganisatie in Europa, en het meest productieve astronomische observatorium ter wereld. ESO wordt ondersteund door 14 landen: België, 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 ontwerp, de bouw en het beheer van krachtige grondobservatoria die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. ESO speelt ook een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op sterrenkundig gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staat ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld. Ook is ESO de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA. Daarnaast is ESO momenteel bezig met ontwerpstudies voor de 42-meter Europese Extremely Large optische/nabij-infrarood Telescoop (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Onderzoeksartikel
• Meer informatie over SN 1987A

Contact

Karina Kjær
Queen’s University
Belfast, UK
Tel: +44 28 9028 8662
Mobiel: +44 79 1608 0702
E-mail: karina.kjaer@gmail.com

Bruno Leibundgut
ESO
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6295
E-mail: bleibund@eso.org

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
E-mail: rhook@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media

Dit is een vertaling van ESO-persbericht eso1032.