Onze hemel mist supernova's. Sterren leven miljoenen of miljarden jaren. Maar gezien het enorme aantal sterren in de Melkweg, moeten we deze catastrofale sterfgevallen elke 30-50 jaar nog steeds verwachten. Weinig van die explosies zullen zich binnen het bereik van de aarde met het blote oog bevinden. Nova is van de Latijnse betekenis'nieuwe'. In de afgelopen 2000 jaar hebben mensen ongeveer zeven 'nieuwe' sterren aan de hemel zien verschijnen - sommige helder genoeg om overdag te zien - totdat ze vervaagden na de eerste explosie. Hoewel we al meer dan 400 jaar geen nieuwe ster aan de hemel hebben zien verschijnen, kunnen we denasleepmet telescopen - supernovaresten (SNR's) - de hete uitzettende gassen van stellaire explosies. SNR's zijn zichtbaar tot 150.000 jaar voordat ze in de Melkweg verdwijnen. Dus, reken maar, er zouden ongeveer 1200 zichtbare SNR's aan onze hemel moeten zijn, maar we hebben er maar ongeveer 300 kunnen vinden. Dat was totdat 'Hoinga' onlangs ontdekt . Vernoemd naar de geboorteplaats van eerste auteur wetenschapper Werner Becker, wiens onderzoeksteam de SNR vond met behulp van de eROSITA All-Sky röntgenonderzoek , Hoinga is een van de grootste SNR's ooit gezien.
Composiet van de röntgenfoto (roze) en radio (blauw) afbeelding van Hoinga. De door eROSITA ontdekte röntgenstralen worden uitgezonden door het hete puin van de geëxplodeerde voorouderster. Radioantennes op aarde detecteren stralingsemissie van elektronen in de buitenste schil van de supernova
Krediet: eROSITA/MPE (röntgenfoto), CHIPASS/SPASS/N. Hurley-Walker, ICRAR-Curtin (Radio)
Verbergende reus
Hoinga is groot. Echt groot. De SNR omspant 4 graden van de hemel - acht keer breder dan de Volle Maan. De voor de hand liggende vraag - hoe konden astronomen niet al zoiets enorms hebben gevonden? Hoinga is niet waar we normaal gesproken naar supernova zoeken. De meeste van onze SNR-zoekopdrachten zijn gericht op het vlak van de Melkweg in de richting van de kern van de Melkweg, waar we de dichtste concentratie van oudere en geëxplodeerde sterren zouden verwachten. Maar Hoinga werd gevonden op hoge breedtegraden buiten het vlak van de Melkweg.
Verder verstopt Hoinga zich in de luchtomdathet is zo groot. Op deze schaal is de SNR moeilijk te onderscheiden van andere grote structuren van stof en gas die deel uitmaken van de Melkweg die bekend staat als de 'Galactic Cirrus'. Het is alsof je een individuele wolk probeert te zien in een bewolkte lucht. De Galactic Cirrus overtreft Hoinga ook in radiolicht, dat vaak wordt gebruikt om naar SNR's te zoeken, waardoor Hoinga zich op de achtergrond moet verbergen. Verwijzend naar oudere radio-hemelonderzoeken, bepaalde het onderzoeksteam Hoingahadeerder waargenomen, maar werd nooit geïdentificeerd als een SNR vanwege de relatief zwakke gloed in de radio. Hier heeft eROSITA een voordeel omdat het röntgenstralen ziet. Hoinga schijnt helderder in röntgenlicht dan de Galactische Cirrus, waardoor het zich kan onderscheiden van de Melkweg om ontdekt te worden.
Kleurgecodeerde afbeelding van het eerste eROSITA röntgenonderzoek in de hele lucht, uitgevoerd over een periode van zes maanden (rood: 0,3-0,6 keV, groen: 0,6-1 keV, blauw: 1-2,3 keV). (Opmerking: 0,1 keV vertaalt zich naar een gastemperatuur van ongeveer 1,1 miljoen graden) Die centrale bellen die oprijst vanuit het centrum van de Melkweg (de blauwe strook door het midden) waren ook belangrijke ontdekkingen door eROSITA van vroegere activiteit in het centrum van onze melkweg millennia geleden. credit eROSITA Twitter-account
de stamvader
Naarmate sterren ouder worden en door hun waterstofvoorraad verbranden, zullen ze hun leven op verschillende manieren beëindigen, afhankelijk van hun massa. Sterren met een lagere massa, zoals onze zon, zwellen op tot rode reuzen die uiteindelijk hun buitenste lagen de ruimte in werpen. De verbruikte kern van de ster wordt onthuld onder de afgeworpen lagen - een sterk samengeperste hete gloeiende bol van koolstof ter grootte van de aarde die bekend staat als een witte dwerg. Het is eigenlijk een hete-ruimtediamant ter grootte van een planeet. Geen dramatische explosie. Ze zullen gedurende eonen afkoelen om een 'zwarte dwerg' te worden. Verbazingwekkend genoeg is het heelal zelf niet oud genoeg dat een witte dwerg volledig is afgekoeld tot een zwarte dwergnog. 99% van de sterren zal op deze manier hun leven beëindigen. Maar als ze een duwtje krijgen, kunnen witte dwergsterren soms nog steeds supernova's creëren.
Witte dwergen wekken geen nieuwe energie op, maar bloeden restwarmte de ruimte in. Als het echter door de zwaartekracht verstrikt raakt in een dubbelster met een andere ster, kan materiaal van de begeleidende ster naar de witte dwerg worden getrokken. Als de witte dwerg genoeg materiaal verzamelt om een kritische drempel van 1,44 zonsmassa's (de massa van onze zon) te overschrijden, treedt er een 'op hol geslagen' reactie op waarbij een groot deel van de superdichte ster gelijktijdige kernfusie ondergaat ... in slechts een paar seconden . Temperaturen stijgen naarmiljardengraden (de kern van onze eigen zon is een koele 15 miljoen in vergelijking) en de ster bereikt wat astronomen rustig 'onbindende energie' noemen - BOOM! Supernova's van witte dwergen worden geclassificeerd als Type Ia Supernova's.
De G299 Supernova Remnant is ook het product van een exploderende witte dwergster. Deze explodeerde ongeveer 4500 jaar geleden. credit NASA Chandra röntgenobservatorium
Daarentegen gaan de 1% meest massieve sterren zelf supernova zonder dat er een metgezel nodig is om materiaal uit te halen. Deze sterren exploderen en creëren exotische objecten in de vorm van zwarte gaten of pulsars – een super-Super-dicht object met een gewicht van meerdere zonnemassa's gepropt in een bol van 15 km. Explosies van massieve sterren staan bekend als 'core ineenstorting supernova's' of Type II. Pulsars en zwarte gaten zijn bronnen van röntgenstraling binnen de omringende SNR. Hoinga heeft echter geen centraal röntgenobject. Er zijn 11 röntgen 'puntbronnen' (geen diffuus gas maar geconcentreerde energiepunten) zichtbaar 'binnen' de Hoinga SNR die pulsars of zwarte gaten kunnen zijn. Deze bronnen lijken echter op de voor- of achtergrond te staan. Zonder centrale röntgenbron is het waarschijnlijk dat de voorouderster van Hoinga een witte dwerg was. In tegenstelling tot een massieve ster die explodeert en de kern achterlaat die een pulsar of een zwart gat wordt, is een witte dwergwasde resterende kern van een ster. Wanneer het explodeert, wordt de puntbron vernietigd.
Verschillende soorten supernova's - Universe Today-video door Fraser Cain
In het licht
Het bepalen van de andere kenmerken van Hoinga is moeilijk omdat de SNR zich buiten het galactische vlak bevindt, weg van andere objecten die we als referentie kunnen gebruiken. Wanneer SNR's zich in het galactische vlak bevinden, zijn ze omgeven door pulsars waarvan de afstand gemakkelijker te meten is dan diffuse gaswolken. Er zijn geen pulsars bekend binnen 20 graden van Hoinga aan de hemel. Het onderzoeksteam geeft vervolgens een afstandsmeting in vergelijking met andere bekende SNR's.
In gebieden van de ruimte zoals de Magelhaense Wolken – satellietstelsels van de Melkweg met massieve stervormingsgebieden – we zien SNR's met dezelfde helderheid en vorm als Hoinga met bekende afstanden. Door contrasten en overeenkomsten te trekken, concluderen de onderzoekers dat de afstand tot Hoinga minimaal 450 . moet zijn parsecs (ongeveer 1470 lichtjaar). We weten ook dat de meeste waargenomen SNR's met de vorm van Hoinga niet groter zijn dan 100 pct (326 lichtjaar) in diameter. Weten hoe breed de SNR is, geeft ons ook aanwijzingen over de afstand die erop wijzen dat Hoinga maximaal 1200 parsec (3900 lichtjaar) verwijderd is. Dus nu hebben we een max en min afstand.
Regio rond Hoinga na besmetting van bronnen van verre achtergrondobjecten, dichterbij gelegen voorgrondobjecten en Galactische 'Cirrus' worden uit het beeld gefilterd. Hoinga is het halvemaanvormige object in de rechter afbeelding. Het heldergele punt rechtsboven is de verre cluster van sterrenstelsels Hydra A, die bijna een miljard lichtjaar verwijderd is c. Becker et al 2021
Onderzoekers kunnen ook de afstand afleiden op basis van waarnemingen tot een andere zeer bekende supernova genaamd Vela. Vela explodeerde ongeveer 12.000 jaar geleden en creëerde een pulsar. De resulterende SNR is een van de meest ongelooflijke beelden van de ruimte die ik ooit heb gezien . Als we weten hoe helder Vela is, kunnen we de twee overblijfselen vergelijken als een ander gegevenspunt om ons bereik van 450-1200pc te verkleinen om te bepalen dat Hoinga waarschijnlijk 500pc (1630 lichtjaar) van de aarde verwijderd is.
Energie in het donker
eROSITA deed de Hoinga-ontdekking met slechts één doorgang van zijn All-Sky X-ray Survey, wat hoop biedt dat meer verborgen SNR's klaar zijn om te worden gevonden. Het apparaat scant de hele lucht met een snelheid van 0,025 graden per seconde en voltooit elke zes maanden een scan. De eerste scan werd gelanceerd in juli 2019 en werd voltooid op 12 juni 2020, met in totaal acht onderzoeken gepland over een periode van 4 jaar. eROSITA is zelf het primaire instrument aan boord van de Russisch-Duitse 'Spectrum-Roentgen-Gamma' of 'SGR' -missie gelanceerd vanuit Baikonur Kazachstan. Terwijl verschillende missies All-Sky-onderzoeken uitvoeren, was SGR de eerste die een All-Sky-onderzoek in röntgenfoto's voltooide.
Buiten de jacht op supernova's observeert SGR de bewegingen van clusters van sterrenstelsels om inzicht te krijgen in 'donkere energie', de weinig begrepen kracht waarvan wordt aangenomen dat deze de oorzaak is van de uitdijing van het heelal. Net als de aankomende James Webb Space Telescope, draait SGR niet om de aarde, maar staat hij geparkeerd op 'L2' of Lagrange 2 , een soort zwaartekrachtzak gecreëerd door de interactie van de aarde, de zon en de maan (zie het als die kolkende wervelingen in het water die je volgen in een boot. Als schuim of puin in de werveling terechtkomt, komen ze samen met jij voor de rit). Aangezien röntgenstralen worden geabsorbeerd door de atmosfeer van de aarde, kunt u uw röntgentelescoop beter in de ruimte plaatsen waar SGR leeft.
Uitsnede van het grotere SRG/eROSITA all-sky survey-beeld van bovenaf. Het overblijfsel van de Hoinga-supernova is gemarkeerd. De grote heldere bron in het onderste kwadrant van de afbeelding is van het supernova-overblijfsel 'Vela'. De beeldkleuren zijn gecorreleerd met de energieën van de gedetecteerde röntgenfotonen. Rood staat voor het energiebereik van 0,3-0,6 keV, groen voor 0,6-1,0 keV en blauw voor 1,0-2,3 keV. Afbeelding en tekst tegoed. SRG/eROSITA
Bij elke doorgang van de All-Sky-enquête worden meer details over objecten zoals Hoinga onthuld. Gecombineerd met andere lopende onderzoeken in de hele lucht , en reus nieuwe telescoopprojecten , verzamelen we meer gegevens over de lucht dan ooit tevoren. We zullen waarschijnlijk nog veel meer SNR's en meer coole dingen over het universum vinden die ons uiteindelijk helpen onszelf te begrijpen. Supernova heeft ons gemaakt! Sterren koken elementen zo zwaar als nikkel en ijzer, maar alles wat zwaarder is dan zij op het periodiek systeem wordt gecreëerd door deze stellaire explosies die vervolgens de grondstof van ons bestaan door de kosmos zaaien. We hebben bewijs dat ons eigen zonnestelsel al in was verrijkt met supernova-puin 4.567 miljard jaar geleden . Het zien van de overblijfselen van deze explosies is om de krachten die ons hebben gebracht beter te leren kennen.
eROSITA Missie Overzicht Animatie - tegoed eROSITA
Volg Matthew op Twitter en Instagram voor meerSPAAAAA
Meer te ontdekken:
Persbericht Artikel: Hoinga SNR | Max Planck Instituut voor buitenaardse fysica (mpg.de)
Originele onderzoekspublicatie (Open Access)
Astronomie zonder telescoop - Alchemie door supernova - Heelal vandaag
eROSITA (@eROSITA_SRG) / Twitter
eROSITA | Max Planck Instituut voor buitenaardse fysica (mpg.de)
Vela Supernova Resterend Mozaïek | Directoraat Wetenschapsmissie (nasa.gov)