Vroeger dachten we dat we wisten hoe supernova’s werkten. Grote sterren ontploffen. Ze laten neutronensterren of zwarte gaten achter. Meestal bevinden de grootste sterren zich in paren: binaire systemen die gebonden zijn door de zwaartekracht.
Dus waarom hadden we nog nooit twee supernova’s uit één enkel binair systeem zien ontstaan?
Het was niet zo dat ze niet gebeurden. Ze verstopten zich gewoon. Concreet verborgen ze zich in het volle zicht in de Kwallennevel.
Het vinden van de onzichtbare tweede supernova in IC 443
De echte naam van de Kwallennevel is IC 443. Het is een van de beroemdste supernovaresten in onze Melkweg. Het schijnt helder in röntgenstralen. Decennia lang was die helderheid een probleem. Het maskeerde al het andere eromheen.
Er was nog een overblijfsel in de buurt. Het was zwak. We noemden het G189.6+3. Het bleef hangen in de gegevens, maar weigerde zichzelf te bevestigen.
Astronomen zoeken naar supernovaresten door schokgolven te vinden. Dit zijn de rimpelingen die achterblijven als de kern van een ster implodeert en de rest van zichzelf in stukken blaast. Meestal zie je dit in radiosignalen of röntgengranaten.
In 2023 gebruikte een team de eROSITA-telescoop. Het is een röntgentelescoop die in 2018 werd gelanceerd (in bedrijf sinds 2019). Ze vonden een plasmagranaat die tot meer dan acht miljoen graden Celsius was verhit.
Dat klonk als een tweede supernova. Maar het radiosignaal ontbrak. Of beter gezegd, het paste niet bij de hele schaal. Het was dubbelzinnig. Geen rokend pistool. Slechts een schaduw.
Hoe gammastraling de dubbele explosie onthulde
De doorbraak kwam doordat we hoger op de energieschaal gingen kijken.
Miltiadis Michailidis, een astronoom aan Stanford, leidde een team dat gebruik maakte van gegevens van NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescoop. Ze doken in 16 jaar archieven. Ze waren niet op zoek naar radiogolven. Ze waren op zoek naar gammastraling.
Ze hebben een gloed gevonden. Het traceerde de röntgenschaal perfect.
Dit bewees dat G189.6 niet zomaar een vreemde gaswolk was. Het was een supernova-overblijfsel.
Maar er was een wending.
Het noordelijke deel van dit nieuwe overblijfsel zag er anders uit. Het zond een ander type gammastralingssignaal uit. Het grootste deel van G189.6 bevond zich in lege ruimte. De gloed kwam van elektronen die werden versneld door de schokgolf.
Het noordelijke deel raakte een muur. Specifiek het S249 H II-gebied, een dichte wolk van geïoniseerde waterstof. Hier werden protonen versneld, niet alleen elektronen. Deze specifieke interactie creëert een duidelijke gammastralingssignatuur.
Hier is de kicker: het was al bekend dat de S249-wolk interactie had met de Jellyfish Nebica (IC 443).
Dit betekende dat G189.6 en IC 443 niet alleen visueel dichtbij in de lucht stonden. Ze waren fysieke buren. Ze bezetten hetzelfde volume aan ruimte.
Waarom deze ontdekking van een binaire supernova ertoe doet
Waarom geven we om twee dode sterren naast elkaar?
Het lost een al lang bestaande theoretische puzzel op.
Sterren in binaire systemen evolueren samen. Wanneer de eerste, zwaardere ster als supernova explodeert, raakt de explosiegolf zijn partner. Het schopt het uit zijn baan. De partnerster vliegt weg.
Later ontploft ook die partnerster.
Als de tijd tussen de twee explosies kort genoeg is, krijg je twee overblijfselen die eruit zien alsof ze op elkaar inwerken.
Computersimulaties bevestigden deze reeks. De twee sterren begonnen als koppel. De eerste ontplofte. De tweede werd vliegend gestuurd. Hij reisde ver genoeg om zijn overblijfselen gescheiden te houden van de eerste, maar zo dichtbij dat we het verband kunnen zien.
De explosies vonden plaats binnen enkele duizenden of tienduizenden jaren na elkaar. Dat is een oogwenk in astronomische tijd.
Hierdoor kunnen we iets meten wat we voorheen niet konden meten: energievoortplanting.
We kunnen nu precies berekenen hoe de energie van de eerste supernova door de ruimte reisde. We kunnen zien hoe het de materie rondduwde. We kunnen stellaire granaatscherven volgen die door het donker bewegen.
Wat dit betekent voor het begrijpen van het vroege universum
Dit gaat niet alleen over een raar paar sterren.
Het valideert onze modellen van de evolutie van dubbelsterren. Zoals Michailidis het zegt: we hadden theorieën. Nu hebben we fysiek bewijs om ze te verifiëren.
Belangrijker nog is dat deze systemen ons iets kunnen vertellen over het vroege heelal.
In het begin was de kosmos kleiner. Het zat vol met massieve, kortlevende sterren die voortdurend met elkaar in wisselwerking stonden. Binaire bestanden waren gebruikelijk. Ze ontploften regelmatig.
Het bestuderen van IC 443 en G189.6 is alsof je naar een overblijfsel uit dat gewelddadige tijdperk kijkt.
We beginnen te begrijpen hoe sterren en sterrenstelsels ontstaan door te kijken hoe ze sterven.
Het team is al van plan om naar meer te zoeken. Als ze anderen vinden, kunnen we onze voorspellingen verfijnen. We kunnen in kaart brengen hoe deze systemen evolueren in de Melkweg en daarbuiten.
Tot die tijd heeft de Kwallennevel een tweelingbroer. En het heeft de hele tijd in de gegevens gewacht.
Hebben we voldoende gammastralingsgegevens om ze allemaal te vinden? Misschien nog niet. Maar de volgende is daar.
