Astronomen zien oudste supernova ooit

Astronomen hebben het licht opgevangen van een zware ster die een miljard jaar na het ontstaan van het heelal is geëxplodeerd. Het is de oudste supernova die we tot nog toe hebben gezien – en mogelijk de oudste die we ooit zúllen zien.

Astronomen hebben de explosie van een enorme ster waargenomen die zich voordeed vlak nadat in het vroege heelal de mist was opgetrokken. Deze ontploffing geeft informatie over de eerste sterren die zijn ontstaan en gestorven.

Wanneer zware sterren door hun brandstof heen zijn, exploderen ze. Daarbij komt een krachtige lichtflits vrij, een zogeheten supernova.

LEES OOK

Mos overleeft een verblijf van 283 dagen in de ruimte

Astronauten hebben mossporen aan de buitenkant van het ISS bevestigd. De meeste sporen hebben deze uitdaging overleefd.

Het licht van de verste supernova’s doet er miljarden jaren over om de aarde te bereiken. Dat betekent dat wanneer wij zo’n verre explosie zien, deze lang geleden heeft plaatsvonden: in het vroege universum.

Ver kijken

Doordat het licht van de vroegste explosies zo’n enorme afstand moet afleggen, is het vaak te zwak om te kunnen zien. Hierdoor kunnen astronomen alleen in speciale gevallen zeer verre supernova’s zien. Een voorbeeld zijn de ‘type Ic-supernova’s’: ontploffende sterkernen die hun buitenste lagen van gas hebben uitgestoten en superheldere flitsen van gammastraling opleveren. De ‘gewone’ supernova’s, die plaatsvinden wanneer een zware ster zonder brandstof komt te zitten, leveren niet genoeg licht op om van zo ver te kunnen zien.

Nu hebben astronoom David Coulter van de Amerikaanse Johns Hopkins-universiteit en zijn collega’s zo’n supernova ontdekt uit de tijd dat het heelal nog maar een miljard jaar oud was. Ze zagen de flits met behulp van ruimtetelescoop James Webb.

Precies tussen de telescoop en deze supernova bevond zich een groot cluster van sterrenstelsels. De krachtige zwaartekracht van dit cluster versterkte het licht van de supernova erachter, en maakte het tientallen keren helderder dan het normaal zou zijn. Daardoor was de flits in detail te bestuderen.

Kleur bekennen

De onderzoekers waren in staat om de kleuren van het licht van SN Eos te ontleden. Het is de oudste supernova waarvoor dit is gelukt. De resultaten tonen duidelijk aan dat het een supernova is die het einde van het leven van een zware ster markeert, een zogeheten type II-supernova.

Het onderzoek toonde ook aan dat de ster die ontplofte maar weinig elementen naast waterstof en helium bevatte – minder dan 10 procent van de hoeveelheden die we in onze zon zien. Dit klopt met wat astronomen in het vroege heelal verwachten. Zwaardere elementen ontstaan pas als er meerdere generaties sterren zijn geboren en gestorven: bij die processen kunnen ze nieuwe elementen uitstoten. In het vroege heelal is hier nog niet veel tijd voor geweest.

‘Dit vertelt ons meteen in wat voor soort sterrenpopulatie deze ster is geëxplodeerd’, zegt astronoom Or Graur van de Universiteit van Portsmouth in het Verenigd Koninkrijk. ‘Zware sterren exploderen al snel na hun geboorte. In kosmologische termen is een miljoen jaar of zo een oogwenk. Ze vertellen je dus iets over de stervorming die op dat moment plaatsvond in dat sterrenstelsel.’

Het is meestal niet mogelijk om individuele sterren op deze afstanden te bestuderen, zegt astronoom Matt Nicholl van Queen’s Universiteit van Belfast in het Verenigd Koninkrijk. Als we licht op deze grote afstanden zien, is dat meestal afkomstig van sterrenstelsels. Je kunt dan wel de gemiddelde eigenschappen afleiden van de sterren die zich daarin zitten, maar je weet niets over de sterren afzonderlijk. ‘We kunnen deze individuele ster zien met prachtige meetgegevens, op een afstand waar we nog nooit eerder een enkele supernova hebben gezien. En de gegevens zijn goed genoeg om te zien dat deze ster verschilt van de meeste sterren in het nabije universum’, zegt Nicholl.

Dikke mist

Deze ster ontplofte een paar honderd miljoen jaar na een periode in de geschiedenis van het universum die ‘het tijdperk van reïonisatie’ heet, zegt Graur. Voor die tijd zat het heelal vol ongeladen waterstofgas, dat straling zoals zichtbaar licht blokkeert. Het heelal was toen dus ondoorzichtig. Het licht van de eerste sterren begon elektronen uit dit neutrale waterstof te onttrekken, waardoor het veranderde in geïoniseerd waterstof. Dat is transparant. Dit proces maakte het universum dus doorzichtig.

SN Eos stamt uit deze tijd en is dus praktisch de oudste supernova die we maar kunnen hopen te zien. ‘Hij zit heel dicht op het moment dat het universum zijn donkere periode achter zich liet en lichtdeeltjes vrij konden bewegen en we dingen konden zien’, zegt Graur.