Wat is er 400 jaar geleden gebeurd om dit verbluffend mooie supernova-overblijfsel te maken - en waren er twee boosdoeners of slechts één? Deze Hubble-ruimtetelescoopweergave van een door Type Ia gemaakt overblijfsel heeft astronomen geholpen een lang bestaand mysterie op te lossen over het type sterren dat sommige supernova's veroorzaakt, bekend als een voorloper.
"Tot op dit moment weten we niet echt waar dit soort supernova vandaan komt, ondanks dat ze al tientallen jaren bestudeerd zijn", zei Ashley Pagnotta van de Louisiana State University tijdens een persconferentie op de bijeenkomst van de American Astronomical Society op woensdag. "Maar we kunnen nu zeggen dat we de eerste definitieve identificatie hebben van een Type 1a-stamvader, en we weten dat deze een dubbel gedegenereerde stamvader moet hebben gehad - het is de enige optie."
Dit supernovarestant met de telefoonnummerachtige naam SNR 0509-67.5 ligt 170.000 lichtjaar van ons vandaan in het Grote Magelhaense Wolkenstelsel.
Astronomen vermoedden al lang dat twee sterren verantwoordelijk waren voor de explosie - zoals het geval is bij de meeste type 1a-supernova's - maar wisten niet precies wat de explosie veroorzaakte. Een verklaring zou kunnen zijn dat het werd veroorzaakt door massaoverdracht van een begeleidende ster waarbij een nabije ster materiaal morst op een witte dwerggenoot, waardoor een kettingreactie ontstaat die een van de krachtigste explosies in het universum veroorzaakt. Dit staat bekend als het ‘single-gedegenereerde’ pad - wat de meest plausibele, veel voorkomende en meest geprefereerde verklaring lijkt te zijn voor veel Type 1a supernovae.
De andere optie is de botsing van twee witte dwergen, die bekend staat als 'dubbele degeneratie', wat de minder vaak voorkomende en niet zo algemeen aanvaarde verklaring lijkt te zijn voor supernovae. Voor veel astrofysici leek het fusiescenario minder waarschijnlijk omdat er te weinig dubbelwitte dwergsystemen lijken te bestaan; er lijken inderdaad maar een handjevol te zijn die tot dusver zijn ontdekt.
Het probleem met SNR 0509-67.5 was dat astronomen geen overblijfsel van de begeleidende ster konden vinden. Daarom werd het dubbel gedegenereerde scenario overwogen, want in dat geval blijft er niets over omdat beide witte dwergen worden verteerd bij de explosie. In het geval van een enkele stamvader zal de niet-witte dwergster nog steeds in de buurt van de explosieplaats zijn en er nog steeds net zo uitzien als vóór de explosie.
Daarom is een mogelijke manier om onderscheid te maken tussen de verschillende voorlopermodellen, diep in het midden van een oud supernova-overblijfsel te kijken om naar de ex-metgezel te zoeken.
"We weten dat Hubble de gevoeligheid heeft die nodig is om de zwakste witte dwergresten te detecteren die zulke explosies hadden kunnen veroorzaken", zegt hoofdonderzoeker Bradley Schaefer van LSU. "De logica is hier hetzelfde als het beroemde citaat van Sherlock Holmes:‘ wanneer je het onmogelijke hebt geëlimineerd, moet wat overblijft, hoe onwaarschijnlijk ook, de waarheid zijn. '
In 2010 waren Schaefer en Pagnotta een voorstel aan het voorbereiden om te zoeken naar zwakke ex-metgezelsterren in het centrum van vier supernovaresten in de Grote Magelhaense Wolk toen ze een foto van de Astronomy Picture of the Day zagen met een afbeelding die de Hubble-ruimtetelescoop al had had een van hun doelwitresten genomen, SNR 0509-67.5.
(Opmerking: de APOD-afbeelding van 12 januari 2012 is van SNR 0509-67.5!)
Doordat het restant eruit ziet als een mooie symmetrische schelp of bel, kan het geometrische middelpunt nauwkeurig worden bepaald. Bij een meer gedetailleerde analyse van het centrale gebied, ontdekten ze dat het helemaal leeg was van sterren tot aan de limiet van de zwakste objecten die Hubble op de foto's kan detecteren. De jonge leeftijd betekent ook dat alle overlevende sterren niet ver van de plaats van de explosie zijn verwijderd. Ze konden alle mogelijke enkele gedegenereerde scenario's van de lijst schrappen en bleven achter met het dubbel gedegenereerde model waarin twee witte dwergen botsen.
'Aangezien we alle mogelijke afzonderlijke degeneraties kunnen uitsluiten, weten we dat het een dubbele degeneratie moet zijn', zei Pagnotta. "De oorzaak van SNR 0509-67.5 kan het beste worden verklaard door twee strak om elkaar draaiende witte dwergsterren die steeds dichter naar elkaar toe cirkelen totdat ze botsten en explodeerden."
Pagnotta merkte ook op dat deze supernova eigenlijk geen normale Type 1a-supernova is, maar een subklasse genaamd 1991t, wat een extra heldere supernova is.
Een paper uit 2010 van Marat Gilfanov van het Max Planck Instituut voor Astrofysica gaf aan dat misschien veel Type 1a supernova werden veroorzaakt door twee botsende witte dwergsterren, wat voor veel astronomen een verrassing was. Daarnaast onderzoekt een overzicht van de recente supernova SN 2011fe, die in augustus 2011 explodeerde, de mogelijkheid van de dubbel gedegenereerde voorloper. Een open vraag blijft of deze fusies van witte dwergen de primaire katalysator zijn voor Type Ia supernovae in spiraalstelsels. Verdere studies zijn nodig om te weten of supernova's in spiraalstelsels worden veroorzaakt door fusies of een mengsel van de twee processen.
Schaefer en Pagnotta zijn van plan om naar andere supernovaresten in de Grote Mageleense Wolk te kijken om hun waarnemingen verder te testen.
Pagnotta bevestigde dat iedereen met een internetverbinding deze ontdekking had kunnen doen, aangezien alle gebruikte Hubble-afbeeldingen openbaar beschikbaar waren en het gebruik van de Hubble-gegevens door APOD werd veroorzaakt.
Bronnen: Science Paper van Bradley E. Schaefer en Ashley Pagnotta (PDF-document), HubbleSite, AAS-persconferentie
