Vele sterren sterven met een jammerklacht, verzinken in koel, kleine sterren, maar de meest massale gaan met een knal uit. Deze reuzen produceren elementen in hun kernen, en wanneer de sterren exploderen in de spectaculaire fenomenen die bekend staan ​​als supernova's, de kracht van de gebeurtenis verstrooit de elementen tot ver in de ruimte. Je zou zelfs kunnen zeggen dat supernova's verantwoordelijk zijn voor het leven op aarde, aangezien de explosies de bron zijn van de meeste elementen die op onze planeet en in ons lichaam worden aangetroffen.

"Elk zuurstof- of ijzeratoom op aarde bevond zich vroeger in het centrum van een ster, en het kwam hier alleen terecht omdat die ster stierf in een explosie en toen werden die elementen vermengd met gassen in de ruimte, " zegt prof. Avishay Gal-Yam van de afdeling deeltjesfysica en astrofysica van het Weizmann Institute of Science.

Met behulp van onderzoekssatellieten en gigantische telescopen, Prof. Gal-Yam zoekt in het universum naar supernova's - in de hoop ze te observeren terwijl ze gebeuren en de fysieke processen te onderzoeken die plaatsvinden voor en tijdens de explosie. Door te bestuderen hoe sterren leven en sterven, krijgen prof. Gal-Yam en zijn onderzoeksteam essentiële aanwijzingen over de oorsprong en relatieve overvloed van de elementen waaruit het periodiek systeem bestaat.

"Sommige van de puzzels waar we door gefascineerd zijn, zijn:waarom komt ijzer veel vaker voor dan enig ander metaal? En hoe worden stikstof en calcium gemaakt?" hij zegt.

Prof. Gal-Yam en zijn medewerkers kwamen enkele jaren geleden in het nieuws toen ze een nieuw type supernova ontdekten dat wordt gekenmerkt door een relatief zwakke explosie en ongewoon grote hoeveelheden calcium en titanium uitwerpt. Deze calciumrijke supernova's kunnen de relatieve overvloed aan calcium in het universum helpen verklaren, ook op aarde.

Een andere opmerkelijke recente waarneming is het produceren van een schat aan gegevens die astronomen helpen om fundamentele vragen over de oorsprong van het heelal te beantwoorden.

Het evenement – ​​op 17 augustus, 2016 – was de observatie van de enorme botsing van twee neutronensterren:de dichtste objecten in het universum naast zwarte gaten. De crash gaf astrofysici de kans om de zwaartekrachtsgolven vast te leggen die door de theorieën van Einstein werden voorspeld:"rimpelingen" in het weefsel van ruimte-tijd die worden geproduceerd wanneer een massief object, zoals een ster, wordt versneld tot hoge snelheden.

Prof. Gal-Yam en zijn Weizmann-collega's gingen snel te werk om de elektromagnetische straling van de botsing te analyseren voordat deze zich verspreidde. Met behulp van een meettechniek genaamd spectroscopie, Prof. Gal-Yam vond emissieprofielen die overeenkomen met die van zeldzame zware metalen elementen - overtuigend bewijs dat lang geleden botsingen van neutronensterren elementen zoals jodium, uranium, en goud.

In een andere eerste, Prof. Gal-Yam vond – samen met medewerkers van verschillende instellingen over de hele wereld – bewijs dat het bestaan ​​van een nieuw type stellaire explosie kan bevestigen, een supernova met instabiliteit van een paar. Met behulp van een beeld opgenomen door een telescoop van Caltech's Palomar Observatory, de wetenschappers vonden een massieve ster die op het punt stond te ontploffen. In tegenstelling tot de meeste supernova's, die in een paar weken vervagen, deze brandde maandenlang constant met dezelfde helderheid. De wetenschappers schatten de grootte van de ster op ongeveer 200 keer de massa van de zon. De explosie genereerde verschillende zonnen aan radioactief nikkel-56 - waardoor het zo lang bleef gloeien - en enorme hoeveelheden lichtere elementen, zoals koolstof en silicium.

In een artikel gepubliceerd in Wetenschappelijke Amerikaan , Prof. Gal Yam schreef dat supernova's met paarinstabiliteit "grote fabrieken van de elementen zijn, en ze produceren de meest energetische explosies die de wetenschap kent." Hij merkte ook op dat paar-instabiliteit supernova's waarbij sterren met een massa van meer dan 100 zonsmassa's betrokken waren, waarschijnlijk tot de eerste stellaire explosies behoorden die het universum met zwaardere elementen bezaaiden.

Geboren in Jeruzalem, Prof. Gal-Yam behaalde zijn Ph.D. in natuurkunde en astronomie in 2003 aan de Universiteit van Tel Aviv. Hij ontving NASA's prestigieuze postdoctorale fellowship Hubble en deed vier jaar lang onderzoek aan het California Institute of Technology (Caltech), trad vervolgens in 2007 toe tot het Weizmann-instituut.

Nu staat het onderzoek van prof. Gal-Yam klaar om een ​​historische stap voorwaarts te zetten, dankzij een nieuw project genaamd ULTRASAT:Ultraviolet Transient Astronomy Satellite. Een internationale samenwerking tussen het Weizmann Instituut, de Israëlische ruimtevaartorganisatie, Caltech, en NASA, de ULTRASAT-missie zal een kleine satelliet lanceren met een telescoop met een ongekend groot gezichtsveld.

De eerste ontploffing van een supernova is zo energiek dat de belangrijkste informatie alleen kan worden verzameld in korte ultraviolette (UV) golflengten. En aangezien UV-golflengten worden uitgefilterd door de atmosfeer van de aarde, deze waarnemingen kunnen alleen worden gedaan door een ruimtetelescoop, daarom is ULTRASAT zo belangrijk. Het zal licht in het UV-bereik waarnemen, en zou in staat moeten zijn om voorbijgaande gebeurtenissen zoals het opvlammen van een supernova te detecteren. Zodra een dergelijke gebeurtenis is vastgesteld, een satellietcommunicatiesysteem zal telescopen met een hoge resolutie over de hele wereld in realtime waarschuwen, en deze zullen de details van het evenement vastleggen.

"De missie van ULTRASAT zal zijn om supernova-explosies te detecteren binnen seconden of minuten nadat ze hebben plaatsgevonden, zodat we onmiddellijk met onze studie kunnen beginnen, " zegt prof. Gal-Yam. "Er gaat veel informatie verloren als je een supernova niet meteen waarneemt, omdat de materialen zich vermengen en verspreiden en van vorm veranderen."

Tot nu, het vinden van supernova's in een vroeg stadium is vooral een kwestie van geluk geweest, maar met ULTRASAT die voor hen zorgt, honderden kunnen worden geïdentificeerd. Prof. Gal-Yam zegt dat de lancering van de satelliet – de eerste van Israël – ergens in 2019 gepland staat. "Dit is echt een nieuw tijdperk van ontdekkingen in de astrofysica, " hij zegt.