Twee teams van astronomen hebben een overtuigend bewijs geleverd van het 33 jaar oude mysterie rond Supernova 1987A. Op basis van observaties van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en een theoretische vervolgstudie, de wetenschappers bieden nieuw inzicht voor het argument dat een neutronenster zich diep in de overblijfselen van de geëxplodeerde ster verbergt. Dit zou de jongste neutronenster zijn die tot nu toe bekend is.

Sinds astronomen getuige waren van een van de helderste explosies van een ster aan de nachtelijke hemel, het creëren van Supernova 1987A (SN 1987A), ze zijn op zoek geweest naar een compact object dat zich had moeten vormen in de overblijfselen van de ontploffing.

Omdat deeltjes die bekend staan ​​als neutrino's op de dag van de explosie (23 februari 1987) op aarde werden gedetecteerd, astronomen verwachtten dat zich een neutronenster had gevormd in het ingestorte centrum van de ster. Maar toen wetenschappers geen bewijs voor die ster konden vinden, ze begonnen zich af te vragen of het vervolgens in plaats daarvan in een zwart gat was ingestort. Decennialang wacht de wetenschappelijke gemeenschap reikhalzend op een signaal van dit object dat zich achter een zeer dikke stofwolk heeft verstopt.

de 'klodder'

Onlangs, waarnemingen van de ALMA-radiotelescoop leverden de eerste indicatie van de ontbrekende neutronenster na de explosie. Extreem hoge resolutie beelden onthulden een hete "klodder" in de stoffige kern van SN 1987A, die helderder is dan zijn omgeving en overeenkomt met de vermoedelijke locatie van de neutronenster.

"We waren zeer verrast om deze warme klodder te zien, gemaakt door een dikke stofwolk in het overblijfsel van de supernova, " zei Mikako Matsuura van de Universiteit van Cardiff en een lid van het team dat de klodder met ALMA vond. "Er moet iets in de wolk zijn dat het stof heeft opgewarmd en waardoor het gaat glanzen. Daarom hebben we gesuggereerd dat er zich een neutronenster in de stofwolk verstopt."

Hoewel Matsuura en haar team enthousiast waren over dit resultaat, ze verwonderden zich over de helderheid van de klodder. "We dachten dat de neutronenster te helder zou zijn om te bestaan, maar toen publiceerden Dany Page en zijn team een ​​studie die aangaf dat de neutronenster inderdaad zo helder kan zijn omdat hij zo erg jong is, ' zei Matsura.

Dany Page is een astrofysicus aan de Nationale Autonome Universiteit van Mexico, die vanaf het begin SN 1987A bestudeert. "Ik was halverwege mijn doctoraat toen de supernova plaatsvond, " hij zei, "het was een van de grootste gebeurtenissen in mijn leven waardoor ik de koers van mijn carrière veranderde om te proberen dit mysterie op te lossen. Het was als een moderne heilige graal."

De theoretische studie door Page en zijn team, vandaag gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift , steunt ten zeerste de suggestie van het ALMA-team dat een neutronenster de stofklodder aandrijft. "Ondanks de opperste complexiteit van een supernova-explosie en de extreme omstandigheden die heersen in het binnenste van een neutronenster, de detectie van een warme klodder stof is een bevestiging van verschillende voorspellingen, "Pagina uitgelegd.

Deze voorspellingen waren de locatie en de temperatuur van de neutronenster. Volgens supernova-computermodellen, de explosie heeft de neutronenster uit zijn geboorteplaats "weggeschopt" met een snelheid van honderden kilometers per seconde (tientallen keer sneller dan de snelste raket). De blob bevindt zich precies op de plaats waar astronomen denken dat de neutronenster vandaag zou zijn. En de temperatuur van de neutronenster, waarvan werd voorspeld dat het ongeveer 5 miljoen graden Celsius zou zijn, levert genoeg energie om de helderheid van de blob te verklaren.

Geen pulsar of een zwart gat

In tegenstelling tot wat algemeen werd verwacht, de neutronenster is waarschijnlijk geen pulsar. "De kracht van een pulsar hangt af van hoe snel hij draait en van zijn magnetische veldsterkte, die beide zeer nauwkeurig afgestemde waarden zouden moeten hebben om overeen te komen met de waarnemingen, " zei Pagina, "terwijl de thermische energie die wordt uitgezonden door het hete oppervlak van de jonge neutronenster natuurlijk past bij de gegevens."

"De neutronenster gedraagt ​​zich precies zoals we hadden verwacht, " voegde James Lattimer van Stony Brook University in New York toe, en een lid van het onderzoeksteam van Page. Lattimer heeft ook SN 1987A op de voet gevolgd, die voorafgaand aan SN 1987A voorspellingen had gepubliceerd van het neutrinosignaal van een supernova die vervolgens overeenkwamen met de waarnemingen. "Die neutrino's suggereerden dat er nooit een zwart gat is gevormd, en bovendien lijkt het voor een zwart gat moeilijk om de waargenomen helderheid van de blob te verklaren. We vergeleken alle mogelijkheden en kwamen tot de conclusie dat een hete neutronenster de meest waarschijnlijke verklaring is."

Deze neutronenster is 25 km breed, extreem hete bal van ultradichte materie. Een theelepel van het materiaal zou meer wegen dan alle gebouwen in New York City samen. Omdat het maar 33 jaar oud kan zijn, het zou de jongste neutronenster zijn die ooit is gevonden. De op één na jongste neutronenster die we kennen, bevindt zich in de supernovarest Cassiopeia A en is 330 jaar oud.

Alleen een directe foto van de neutronenster zou het definitieve bewijs leveren dat hij bestaat, maar daarvoor moeten astronomen misschien nog een paar decennia wachten totdat het stof en gas in het supernovarest transparanter worden.

Gedetailleerde ALMA-beelden

Hoewel veel telescopen beelden hebben gemaakt van SN 1987A, geen van hen heeft de kern met zo'n hoge precisie kunnen observeren als ALMA. Eerdere (3D)-waarnemingen met ALMA toonden al de soorten moleculen aan die in het supernovarestant werden aangetroffen en bevestigden dat het enorme hoeveelheden stof produceerde.

"Deze ontdekking bouwt voort op jarenlange ALMA-waarnemingen, de kern van de supernova in meer en meer detail laten zien dankzij de voortdurende verbeteringen aan de telescoop en gegevensverwerking, " zei Remy Indebetouw van het National Radio Astronomy Observatory en de University of Virginia, die deel uitmaakte van het ALMA-beeldvormingsteam.