Ruim 11 miljard jaar geleden, toen het heelal slechts 2 miljard jaar oud was, waren er al behoorlijk wat sterren die aan hun eind kwamen in een supernova-explosie. Dat blijkt uit beelden waarop een exploderende ster te zien is. Niet eerder werd een supernova in het jonge heelal in zoveel detail waargenomen.
De oeroude supernova werd ontdekt door sterrenkundige Wenlei Chen van de Universiteit van Minnesota toen hij oude waarnemingen van de ruimtetelescoop Hubble aan het doorspitten was.
Chen zocht naar objecten waarvan de helderheid varieert in de tijd. Dat is bijvoorbeeld het geval bij sterren die aan hun eind komen in een supernova-explosie. Tijdens de explosie licht de ster helder op, en daarna dooft hij geleidelijk uit. ‘Een van de objecten die hij vond was zo helder dat het wel een supernova moest zijn’, mailt sterrenkundige Patrick Kelly, ook van de Universiteit van Minnesota en mede-auteur van van het artikel in Nature, ‘Dat was een verrassende ontdekking.’
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Terug in de tijd
Het bleek te gaan om een rode superreus, die ongeveer 530 keer groter was dan de zon. Totdat hij ongeveer 11 miljard jaar geleden zijn levenscyclys beëindigde met een supernova-explosie. Uit de waarnemingen blijkt dat de restanten van de explosie snel afkoelden, in ongeveer acht dagen.
Dat die gebeurtenis is vastgelegd komt doordat het mogelijk is om terug in de tijd te kijken. Licht plant zich voort met een snelheid van bijna 300 duizend kilometer per seconde. Hoe verder weg een lichtbron staat, hoe langer het licht er dus over doet om ons te bereiken. Het licht van deze supernova deed er ongeveer 11 miljard jaar over om ons te bereiken, dus zien we een explosie van 11 miljard jaar geleden.
Zwaartekrachtlens
Dat de verre – en dus oude – supernova zo goed te zien was met ruimtetelescoop Hubble, is te danken aan een zwaartekrachtlens. Een zwaartekrachtlens is een massaconcentratie, zoals bijvoorbeeld een sterrenstelsel of een zwart gat, die de ruimtetijd om zich heen kromt. Hierdoor werkt de massa als een een soort lens, die licht van sterren of sterrenstelsel erachter afbuigt en versterkt, net als de lens van een vergrootglas.
Het sterrenstelsel waar de oeroude supernova zich in bevond, lag niet precies recht achter de zwaartekrachtlens. Daardoor werd het licht van het stelsel met de supernova op verschillende manieren afgebogen. Dit leverde drie verschillende afbeeldingen op van ditzelfde sterrenstelsel, ieder met een verschillende afstand. ‘Daardoor zien we het stelsel (en de supernova) in de afbeeldingen op verschillende tijdstippen’, legt Kelly uit. De tijdstippen op de afbeeldingen verschilden een paar dagen.
Zo konden de onderzoekers de afkoelingsfase na de supernova een paar dagen lang volgen. Door het meten van de helderheid en de golflengten van het licht dat het restant daarbij uitzond, konden de sterrenkundigen een inschatting maken van de grootte van de ster voor de supernova-explosie. Ze kwamen erop uit dat de ster ongeveer 530 keer groter was dan de zon.
Meer supernova’s
De sterrenkundigen combineerden deze waarnemingen met andere, minder gedetailleerde observaties van supernova’s in het vroege heelal. Daaruit leiden ze af dat er in het jonge heelal waarschijnlijk veel meer supernova-explosies plaatsvonden dan tot nu toe werd gedacht. ‘Dat is belangrijk om te weten, omdat supernova’s een belangrijke rol spelen in de ontwikkeling van sterrenstelsels en het ontstaan van zware elementen’, vertelt Kelly.
De onderzoekers hopen met de vorig jaar gelanceerde James Webb-ruimtetelescoop en de toekomstige Roman-ruimtetelescoop meer van deze oeroude supernova’s op te sporen, om meer te weten te komen over deze krachtige explosies in het jonge heelal.
