In de stofwolk die is achtergelaten door supernova 1987A, de beroemdste stellaire explosie in de moderne geschiedenis, hebben astronomen overtuigend bewijs gevonden voor een lang gezochte neutronenster.
NASA’s James Webb-ruimtetelescoop heeft indirecte aanwijzingen gedetecteerd voor een krachtige röntgenbron – mogelijk een soort neutronenster – afkomstig uit de kern van een supernova-overblijfsel, rapporteerden onderzoekers op de 22e. Wetenschap. De bevindingen maken deel uit van een 37 jaar durende zoektocht naar wat er gebeurde na de dichtstbijzijnde supernova in bijna 400 jaar en zouden inzicht kunnen verschaffen in hoe een neutronenster zich slechts tientallen jaren na zijn geboorte gedraagt.
“Supernova 1987A is werkelijk een uniek laboratorium voor de studie van supernova’s”, zei astronoom Patrick Kavanagh op 17 februari tijdens een persconferentie van de American Association for the Advancement of Science-bijeenkomst in Denver. Het is “het geschenk dat blijft geven, en nieuwe waarnemingen blijven nieuwe ontdekkingen doen”, zegt Kavanagh van de Maynooth Universiteit in Ierland.
Op 23 februari 1987 kregen telescopen over de hele wereld plaats op de eerste rij voor een spectaculaire supernova in de Grote Magelhaense Wolk, een begeleidend sterrenstelsel van de Melkweg (SN: 8.2.17). Dergelijke explosies vinden plaats wanneer een ster die minstens acht keer zo groot is als de zon, sterft. Gelegen op een astronomisch korte afstand van 160.000 lichtjaar was supernova 1987A, zoals deze bekend werd, maanden daarna met het blote oog zichtbaar aan de nachtelijke hemel. De energie-explosie creëerde enorme hoeveelheden neutrino’s, waarvan een handjevol in detectoren op aarde terechtkwam. Het was de eerste keer dat zulke spookachtige deeltjes van buiten het zonnestelsel werden waargenomen.
Sindsdien vragen wetenschappers zich af of de ijzeren kern van de blauwe superreus, die aanleiding gaf tot 1987A, is ingestort tot een ultradichte neutronenster of is ingestort tot een zwart gat. Het feit dat neutrino’s bij de gebeurtenis zijn ontsnapt, ondersteunt de mogelijkheid van een neutronenster, maar wat er achterblijft valt nog te bezien. Dit komt deels doordat de buitenste lagen van de oorspronkelijke ster, die zich nu met een snelheid van 10.000 kilometer per seconde van de explosie verwijderen, een dichte waas van stof creëren die het gebied bedekt.
Infraroodlicht reist gemakkelijker door stof dan andere golflengten. De infraroodogen van de James Webb Space Telescope, oftewel JWST, zijn dus zeer geschikt om in de wolk rondom 1987A te kijken. Met JWST hebben Kavanagh en zijn collega’s licht vastgelegd dat handtekeningen bevat die wijzen op de aanwezigheid van argon en zwavel in het stoffige centrale gebied. Het is veelbetekenend dat deze elementen geïoniseerd zijn, wat betekent dat een deel van hun elektronen is verwijderd.
“Je hebt een hoge energiebron nodig [X-rays] om deze ionen te creëren”, zegt medeauteur Klaes Fransson, astronoom aan de Universiteit van Stockholm. “De vraag is: ‘Wat veroorzaakt deze ionisatie?’
Het team denkt dat er twee mogelijkheden zijn. Supernova 1987A heeft mogelijk een pulsar achtergelaten, een sterk gemagnetiseerde neutronenster die krachtige stralingsbundels genereert, vergelijkbaar met die gevonden in de veel dichterbij gelegen Kreeftnevel, een bijna 1000 jaar oud supernova-overblijfsel (SN: 23.5.22). Als alternatief zouden de röntgenstralen afkomstig kunnen zijn van een gewone neutronenster, waarvan het pasgeboren oppervlak zou branden bij een miljoen graden Celsius.
‘Dit is een van de sterkste indirecte bewijzen die wijzen op de aanwezigheid van een neutronenster’, zegt Aravind Pazhayath Ravi, een astrofysicus aan de Universiteit van Californië, Davis, die niet bij het werk betrokken was. Hoewel het nog geen directe detectie is, vormt het een aanvulling op eerdere gegevens die zijn verzameld door instrumenten zoals de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, zegt hij.
Als onderzoekers direct licht van een neutronenster kunnen opvangen, kunnen ze oudere neutronensterren elders in de kosmos vergelijken met sterren die kort na de geboorte zijn waargenomen, waardoor astronomen inzicht krijgen in de interne structuur van dergelijke exotische objecten. Hierdoor zullen de wolken rond het overblijfsel uit 1987A waarschijnlijk nog wat dunner moeten worden, wat naar verwachting over ongeveer tien jaar zal gebeuren, zegt Ravi.
‘Uiteindelijk zullen we een foto hebben van de jongste neutronenster die ooit is waargenomen’, zegt hij.