door Fraser Cain , Universe Today
Er zijn een paar plekken in het heelal die het begrip tarten. En supernova’s zijn wel de meest extreme plekken die je je kunt voorstellen. We hebben het over een ster die tientallen keren zo groot en zwaar is als onze zon en die in een fractie van een seconde met geweld sterft.
Sneller dan ik het woord supernova in de mond heb, stort een complete ster in elkaar, waardoor een zwart gat ontstaat, de dichtste elementen in het heelal worden gevormd en vervolgens explodeert met de energie van miljoenen of zelfs miljarden sterren.
Maar niet in alle gevallen. In feite zijn er supernovae in verschillende smaken, die beginnen met verschillende soorten sterren, eindigen met verschillende soorten explosies, en verschillende soorten overblijfselen produceren.
Er zijn twee hoofdtypen supernovae, het Type I en het Type II. Ik weet dat dit een beetje tegen de intuïtie in klinkt, maar laten we eerst met Type II beginnen.
Dit zijn de supernovae die ontstaan als zware sterren sterven. We hebben een hele show over dat proces gemaakt, dus als je die nu wilt bekijken, kun je hier klikken.
Maar hier is de kortere versie.
Zoals je weet, zetten sterren waterstof om in fusie in hun kern. Bij deze reactie komt energie vrij in de vorm van fotonen, en deze lichtdruk werkt de zwaartekracht tegen, die de ster in zichzelf probeert te trekken.
Onze zon heeft niet de massa om fusiereacties met andere elementen dan waterstof of helium te ondersteunen. Dus als al het helium is opgebruikt, stoppen de fusiereacties en wordt de zon een witte dwerg die begint af te koelen.
Maar als je een ster hebt met 8-25 keer de massa van de zon, kan hij in zijn kern zwaardere elementen fuseren. Als de waterstof op is, schakelt hij over op helium, en vervolgens op koolstof, neon, enzovoort, helemaal naar boven in het periodiek systeem der elementen. Wanneer hij echter ijzer bereikt, kost de fusiereactie meer energie dan hij produceert.
De buitenste lagen van de ster storten in een fractie van een seconde naar binnen, en ontploffen dan als een Type II supernova. Je houdt een ongelooflijk dichte neutronenster over als overblijfsel.
Maar als de oorspronkelijke ster meer dan ongeveer 25 keer de massa van de zon had, gebeurt dezelfde kerninstorting. Maar de kracht van het naar binnen vallende materiaal doet de kern ineenstorten tot een zwart gat.
Extreem massieve sterren met meer dan 100 keer de massa van de zon exploderen gewoon zonder een spoor achter te laten. In feite waren er kort na de Big Bang sterren met honderden, en misschien zelfs duizenden keer de massa van de zon, gemaakt van pure waterstof en helium. Deze monsters zouden een zeer kort leven hebben geleefd, ontploffend met een onbegrijpelijke hoeveelheid energie.
Dat zijn Type II. Type I is wat zeldzamer, en ontstaat in een heel vreemde situatie met een dubbelster.
Eén ster in het paar is een witte dwerg, het al lang dode overblijfsel van een hoofdreeksster zoals onze zon. De begeleider kan elk ander type ster zijn, zoals een rode reus, een hoofdreeksster of zelfs een andere witte dwerg.
Wat telt is dat ze dicht genoeg bij elkaar staan, zodat de witte dwerg materie van zijn partner kan stelen, en dat kan opbouwen als een verstikkende deken van potentiële explosiviteit. Wanneer de gestolen hoeveelheid 1,4 keer de massa van de zon bereikt, explodeert de witte dwerg als een supernova en verdampt volledig.
Omwille van deze verhouding van 1,4 gebruiken astronomen Type Ia supernovae als “standaardkaarsen” om afstanden in het heelal te meten. Omdat ze weten met hoeveel energie de explosie tot ontploffing is gebracht, kunnen astronomen de afstand tot de explosie berekenen.
Er zijn waarschijnlijk andere, nog zeldzamere gebeurtenissen die supernovae kunnen veroorzaken, en nog krachtigere hypernovae en uitbarstingen van gammastralen. Hierbij gaat het waarschijnlijk om botsingen tussen sterren, witte dwergen en zelfs neutronensterren.
Zoals je waarschijnlijk al hebt gehoord, gebruiken natuurkundigen deeltjesversnellers om massievere elementen in het Periodiek Systeem te creëren. Elementen zoals ununseptium en ununtrium. Het kost enorm veel energie om deze elementen te maken, en ze blijven maar een fractie van een seconde bestaan.
Maar in supernovae zouden deze elementen worden gemaakt, en vele andere. En we weten dat er geen stabiele elementen hoger in het periodiek systeem zijn, omdat ze er nu niet zijn. Een supernova is een veel betere materievergruizer dan welke deeltjesversneller dan ook.
De volgende keer dat je een verhaal hoort over een supernova, luister dan goed naar wat voor soort supernova het was: Type I of Type II. Hoeveel massa had de ster? Dat zal je fantasie helpen om deze verbazingwekkende gebeurtenis te bevatten.