De supernova Lackluster onthult een zeldzaam paar sterren in de Melkweg

Meld u aan voor de Wonder Theory-wetenschapsnieuwsbrief van CNN. Verken het universum met nieuws over verbazingwekkende ontdekkingen, wetenschappelijke vorderingen en meer.

CNN
–

Een ongewoon sterrenstelsel maakte meer gezoem en minder knal toen het explodeerde in een supernova.

De zwakke explosie, bekend als een “ultra-abstracte” supernova, bracht onderzoekers ertoe om de twee sterren op 11.000 lichtjaar van de aarde te ontdekken.

Het is de eerste bevestigde detectie van een sterrensysteem dat op een dag een kilonova zal creëren – wanneer neutronensterren botsen en exploderen, waarbij goud en andere zware elementen de ruimte in worden gelanceerd. Men denkt dat dit zeldzame stellaire paar een van de slechts ongeveer 10 sterren in de Melkweg is.

Ontdekking zit er al een hele tijd aan te komen.

In 2016 ontdekte NASA’s Neil Gehrels Swift Observatory een grote flits van röntgenlicht, afkomstig uit hetzelfde gebied aan de hemel als een hete, heldere Be-ster.

Astronomen waren benieuwd of de twee met elkaar in verband konden worden gebracht, dus werden de gegevens vastgelegd met behulp van de 1,5-meter telescoop van de Cerro Tololo Inter-American Observatory in het noorden van Chili.

Iemand die geïnteresseerd was in het gebruik van deze gegevens om meer over de ster te weten te komen, was Dr. Noel Richardson, die nu assistent-professor natuurkunde en astronomie is aan de Embry-Riddle Aeronautical University.

In 2019 belde Clarissa Pavao, een student aan de universiteit, Richardson terwijl ze een astronomieles bijwoonde om te vragen of hij projecten had waaraan ze kon werken om ervaring op te doen in astronomisch onderzoek. Hij deelde telescoopgegevens met haar en tijdens de pandemie leerde Pavao werken met gegevens van de telescoop in Chili en deze opschonen om vervorming te verminderen.

“Een telescoop kijkt naar een ster en neemt al het licht op, zodat je kunt zien uit welke elementen die ster is gemaakt – maar Be-sterren hebben meestal schijven van materie om zich heen”, zei Pavao. “Het is moeilijk om al deze dingen uit de eerste hand te zien.”

Ze stuurde haar voorlopige resultaten – die er ongeveer uitzagen als een scatterplot – naar Richardson, die zich realiseerde dat ze een baan voor het dubbelstersysteem had bepaald. Vervolgwaarnemingen hielpen hen de baan van het dubbelstersysteem CPD-29 2176 te verifiëren.

Maar deze baan was niet wat ze verwachtten. Normaal draaien dubbelsterren in een elliptische baan om elkaar heen. In CPD-29 2176 draait de ene ster om de andere in een cirkelvormig patroon dat zich ongeveer elke 60 dagen herhaalt.

De twee sterren, de ene groter en de andere kleiner, draaiden heel dicht om elkaar heen. Na verloop van tijd begint de grotere ster zijn waterstof af te werpen, waardoor materiaal vrijkomt op de kleinere ster, die groeit van 8 of 9 keer de massa van onze zon tot 18 of 19 keer de massa van onze zon, zei Richardson. Ter vergelijking: de massa van de zon is 333.000 keer die van de aarde.

De hoofdster werd steeds kleiner naarmate de secundaire ster werd gebouwd – en tegen de tijd dat hij al zijn brandstof had opgebruikt, was er niet genoeg om een ​​enorme, energetische supernova te creëren om het resterende materiaal de ruimte in te lanceren.

In plaats daarvan leek de explosie meer op een mislukt vuurwerk.

“De ster was zo uitgeput dat de explosie niet genoeg energie had om zijn baan in de typische elliptische vorm te brengen die we in vergelijkbare dubbelsterren zien”, zei Richardson.

Wat overbleef na de supernova was een dicht overblijfsel dat bekend staat als een neutronenster, dat nu in een baan rond de massieve, snel ronddraaiende ster draait. Het sterrenpaar zal ongeveer 5 tot 7 miljoen jaar in een stabiele configuratie blijven. Omdat zowel massa als impulsmoment zijn overgebracht op de Be-ster, laat hij een gasschijf vrij om het evenwicht te bewaren en ervoor te zorgen dat hij zichzelf niet uit elkaar scheurt.

Uiteindelijk zal ook de secundaire ster zijn brandstof opbranden, uitzetten en materiaal vrijgeven zoals de eerste ster deed. Maar deze materie kon zich niet gemakkelijk ophopen op de neutronenster, dus in plaats daarvan zou het sterrenstelsel de materie door de ruimte schieten. De secundaire ster zal waarschijnlijk een vergelijkbare zwakke supernova ervaren en transformeren in een neutronenster.

Na verloop van tijd – hoogstwaarschijnlijk een paar miljard jaar – zullen de twee neutronensterren samensmelten en uiteindelijk exploderen in een straal. kilonovalaat zware elementen zoals goud los in het universum.

“Die zware elementen stellen ons in staat om te leven zoals we doen. Het meeste goud is bijvoorbeeld gemaakt door sterren die lijken op de overblijfselen van een supernova of een neutronenster in het binaire systeem dat we hebben bestudeerd. Astronomie verdiept ons begrip van de wereld en onze erin plaatsen.”

“Als we naar deze dingen kijken, kijken we terug in de tijd”, zei Pavao. “We leren meer over de kosmogonie, die ons gaat vertellen waar ons zonnestelsel naartoe gaat. Als mensen zijn we begonnen met dezelfde elementen als deze sterren.”

Een studie met hun bevindingen werd woensdag in het tijdschrift gepubliceerd natuur.

Richardson en Pavau werkten ook samen met natuurkundige Jean J. Eldridge aan de Universiteit van Auckland in Nieuw-Zeeland, die een expert is op het gebied van dubbelstersystemen en hun evolutie. Eldridge bekeek duizenden dubbelstermodellen en schatte dat er waarschijnlijk maar 10 in de hele Melkweg zijn die vergelijkbaar zijn met die in hun studie.

Vervolgens willen de onderzoekers werken aan meer informatie over de Be Star zelf, en hopen ze vervolgwaarnemingen te doen met de Hubble-ruimtetelescoop. Pavau heeft ook haar zinnen gezet op afstuderen – en blijft werken in astrofysisch onderzoek met de nieuwe vaardigheden die ze heeft opgedaan.

“Ik had nooit gedacht dat ik zou werken aan de evolutionaire geschiedenis van dubbelstersystemen en supernova’s”, zei Pavau. “Het was een geweldig project.”