Voor het eerst zijn de laatste dagen van een ster waargenomen, vlak voordat hij uiteen spatte in een type-II-supernova-explosie. Twee telescopen hebben de laatste stuiptrekkingen van de rode superreus gevolgd in de 130 dagen voor zijn dramatische einde.
Het stralende leven van een zware ster eindigt als zijn brandstoffen – waterstof en helium – opgebruikt zijn. De ster stort dan in onder zijn eigen gewicht, omdat hij, zonder energiebron, geen tegenkracht meer kan bieden aan de zwaartekracht. Door de energie die daarbij vrijkomt, explodeert de ster. Daarbij worden zijn buitenste lagen het heelal in geblazen. Een dergelijke sterexplosie noemen astronomen een type-II-supernova.
Bij een supernova-explosie komt veel energie en licht vrij. Dat valt op tijdens observatierondes van telescopen. De nasleep van dit dramatische einde van sterren wordt dus regelmatig waargenomen. Een ster betrappen die op het punt staat om uit elkaar te knallen, is echter een stuk lastiger. Maar dit is astronomen nu eindelijk gelukt.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Van rode superreus naar supernova
In de zomer van 2020 spotten astronomen met de Pan-STARRS-telescoop op Hawaï een rode superreus. Deze zware ster bevond zich op ongeveer 120 miljoen lichtjaar afstand en was ruim tien keer zo zwaar als de zon. En hij zond opmerkelijk veel licht uit, wat erop wees dat het rommelde bij de ster. Het leek waarschijnlijk dat er in de ster energie-uitbarstingen plaatsvonden waarbij met geweld gas de ruimte in werd geslingerd.
Een paar maanden later, in de herfst van 2020, trok de ster weer de aandacht. Deze keer ving het Keck-observatorium. een heldere flits op. Het bleek het explosieve einde van de ster. De astronomen aarzelden geen moment en legden de supernova-explosie – die de naam SN 2020tlf kreeg – in zoveel mogelijk detail vast. Uit deze metingen konden ze afleiden hoe de directe omgeving van de ster eruit zag tijdens de supernova.
Uit de metingen konden de onderzoekers afleiden dat een wolk van materiaal de ster omringde op het moment van de explosie. Dat is waarschijnlijk het materiaal dat enkele maanden eerder weggeslingerd werd, toen de Pan-STARRS-telescoop de rode superreus opvallend zag oplichten.
‘Dit is een doorbraak in ons begrip van wat massieve sterren doen vlak voordat ze sterven’, zegt Wynn Jacobson-Galán van de Universiteit van Californië in Berkeley, de hoofdauteur van het onderzoek. ‘Voor het eerst zagen we een rode superreus exploderen!’
Gerommel voor de knal
De onderzoekers combineerden de metingen van de Pan-STARRS-telescoop – 130 dagen voor de supernova – en het Keck-observatorium – direct na de supernova – met nog oudere metingen. Daaruit bleek dat de ster eerst een doodnormale rode superreus was, die enkele maanden voor zijn dramatische einde ging rommelen.
Dat was onverwacht. Door andere observaties van rode superreuzen hadden veel astronomen het idee gekregen dat deze sterren relatief rustig zijn voordat ze ‘supernova gaan’. SN 2020tlf laat zien dat dat – in elk geval in sommige gevallen – ook anders kan. In dit geval dus door 130 dagen voor het onfortuinlijke einde flink te rommelen, door krachtige uitbarstingen waarbij materiaal de ruimte in geslingerd werd, en door felle lichtflitsen.
‘De ontdekking is een waardevolle prestatie en het is spannend onderzoek’, mailt astrofysicus Rachel Bruch van het Weizmann Instituut van Wetenschappen in Israël, die niet betrokken was bij het onderzoek. Bruch onderzoekt ook supernovawaarnemingen en vermoedde al langer dan rode superreuzen rommelen voorafgaand aan de knal. ‘De volgende stap voor onze beide teams is om onze waarnemingen van type-II-supernovae voor en binnen een paar dagen na de explosie uit te breiden.’