Astronomen hebben voor het eerst een supernova gezien van een ster die al bijna al zijn materiaal was kwijtgeraakt. Daardoor konden ze de binnenkant van de ster zien.

Een zware ster met minstens 8 keer zoveel massa als onze zon verandert in zijn laatste levensfase in een soort kosmische ui. Hij bestaat uit verschillende lagen van steeds zwaardere elementen hoe dichter je bij de kern komt. Tenminste, dat is de theorie. Bewijs voor dit ui-concept was schaars.

Een internationale groep astronomen heeft nu een supernova ontdekt van een ster die zijn schillen vlak voordat hij explodeerde heeft afgeworpen. Daardoor konden ze voor het eerst dieper in zo’n zware ster kijken. En wat ze zagen, bleek goed aan te sluiten bij de ui-theorie. Maar de vondst roept wel andere vragen op.

Lees ook:

• Nooit eerder gezien: deze ster ontplofte twee keer
• ‘De explosie in de ruimte zou zichtbaar zijn op klaarlichte dag’

Steeds zwaarder

Sterren hebben zoveel massa dat ze eigenlijk zouden moeten bezwijken onder hun eigen zwaartekracht. Maar er is een tegenkracht die dat voorkomt. In de kern vinden fusiereacties plaats: lichtere elementen smelten samen tot zwaardere en daar komt veel energie bij vrij.

Dat proces begint met waterstof die in het zwaardere helium wordt omgezet. De kern bestaat dan uit helium en wordt omgeven door een schil van lichtere waterstof. Op een gegeven moment is de kern heet en dicht genoeg door de extra massa dat helium in de kern samensmelt tot koolstof en zuurstof. Het helium vormt nu een eigen schil. Op deze manier ontstaan er steeds meer schillen van steeds zwaardere elementen. Het proces stopt wanneer ijzer wordt gevormd tijdens de reacties die volgen op de fusie van silicium. Kernfusies van ijzer kosten namelijk meer energie dan ze opleveren.

Als de ijzerkern te zwaar wordt, en er steeds minder lichte elementen over zijn die kunnen fuseren, stort de kern in. Daarbij komt een grote hoeveelheid zwaartekracht-energie vrij die een explosie veroorzaakt waarbij het materiaal rond de kern het heelal in wordt geslingerd: een supernova. Het uitgestoten materiaal kan nieuwe sterren en planeten vormen.

Nooit bewijs

Deze theorie over de schillen bestaat al tientallen jaren, maar het is lastig om die lagen ook daadwerkelijk te zien. Astronomen kunnen alleen de buitenste waterstoflaag waarnemen. En wanneer de ster ontploft, mixen alle schillen. Telescopen meten daardoor vooral waterstof en helium, aangezien sterren voor het grootste deel uit deze elementen bestaan.

Heel soms spotten astronomen sterren die de buitenste waterstoflaag hebben afgeworpen, waardoor de heliumlaag eronder zichtbaar wordt. En nog zeldzamer zijn sterren waarvan ook het helium is afgestoten en daardoor de koolstof-zuurstof-laag is te zien. Maar de binnenste lagen blijven altijd verborgen.

Onbekende processen

Tot nu. Wetenschappers schrijven in Nature dat ze een supernova hebben gezien van een ster die vóór de explosie al zijn schillen heeft afgeworpen. De Keck-telescoop op Hawaï mat vooral de elementen silicium en zwavel in het licht van de supernova: afkomstig uit de laag rond de ijzerkern. Toen de ster ontplofte, botste het overgebleven materiaal tegen die uitgestoten silicium-zwavel-schil, waardoor die ging gloeien.

Deze ontdekking is om twee redenen belangrijk. Ten eerste bevestigt het dat zware sterren een ui-structuur hebben, zoals voorspeld. En ten tweede laat het zien dat bepaalde processen bijna alle lagen rond de kern van een zware ster kunnen verwijderen voordat die explodeert.

Dat laatste punt daagt de bestaande theorieën uit. Huidige modellen kunnen namelijk niet eenvoudig verklaren hoe een ster zoveel en zo snel massa kan verliezen dat zijn binnenste laag wordt blootgelegd. De onderzoekers stellen dat die afgeworpen silicium-zwavel-schil even veel massa had als drie zonnen. Dat betekent dat bepaalde nog onbekende processen een enorm massaverlies kunnen veroorzaken.

Intense energie-uitbarstingen

De onderzoekers hebben wel een theorie. Door de enorme zwaartekracht werd de kern van de ster steeds heter en dichter. Die extreme omstandigheden zouden intense kernfusies hebben aangewakkerd die energie-uitbarstingen veroorzaakten die in meerdere fases de lagen rond de kern wegbliezen.

Hoewel de onderzoekers dus een theorie hebben over de oorzaak van deze supernova, zijn ze daar niet helemaal zeker van. “Ik zou er mijn leven niet op durven wedden dat het klopt, want we hebben nog maar één voorbeeld ontdekt”, zegt onderzoeker Adam Miller in een persbericht.

Bekijk hieronder een artistieke impressie van de supernova:

Bronnen: Nature, Nature News & Views

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!