Oude hypernova zorgde voor een ster met ongewone elementen
De eigenaardige elementaire samenstelling van een ster in ons sterrenstelsel zou te wijten kunnen zijn aan een enorm type stellaire ineenstorting in het vroege heelal. Dit heeft een team van astronomen aangekondigd. De bevinding zou astronomen kunnen helpen de diversiteit aan manieren te begrijpen waarop zware elementen in het heelal, zoals goud, zijn ontstaan.
De ster in kwestie heet SMSS J200322.54-114203.3 en bevindt zich 7500 lichtjaar van ons af in de halo aan de rand van ons sterrenstelsel. Het onderzoeksteam gelooft dat een stellaire explosie, nog krachtiger dan een supernova – een zogenaamde hypernova – verantwoordelijk is voor de ongebruikelijke chemie van de ster. Elementen zwaarder dan ijzer vereisen intense krachten om te maken: het samensmelten van neutronensterren, evenals het instorten van grote sterren in supernova-explosies, zijn twee veelvoorkomende manieren. Zware elementen worden gesmeed wanneer lichte elementen veel neutronen absorberen, waarvan sommige vervallen tot protonen en uiteindelijk landen op een stabiel isotoop van een zwaar element. Die elementen worden vervolgens door de kracht van de explosie of botsing in het interstellaire medium verspreid en komen uiteindelijk terecht in andere sterren en op planeten zoals de Aarde,
Wetenschappers zeggen dat de chemie van deze specifieke ster, een zeer laag ijzergehalte en zeer grote hoeveelheden stikstof, zink, europium en thorium, wijst op een andere bron van zware elementen dan de typische fusie van neutronensterren. Hun onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
De belangrijkste vraag die dit onderzoek beantwoordt is: “Hoe werden de zwaarste elementen in het vroege heelal geproduceerd?”. De resultaten van de onderzoekers onthullen magnetorotationele hypernova (een energetische explosie van een snel roterende ster met magnetische velden) als een andere bron van die zware elementen.
Het team was op zoek naar een ster met een grote hoeveelheid zware metalen zoals zink, thorium en europium. Ze doorzochten 26.000 van de Skymapper Southern Sky Survey. Dit is een project dat een catalogus heeft opgebouwd van zo’n 600 miljoen objecten aan de sterrenhemel. Ze beperkten zich tot een reeks van 150 kandidaten maar van die kandidaten had alleen SMSS J200322.54-114203.3 had de specifieke handtekening met een hoog stikstofgehalte en een hoog zinkgehalte waarna het team op zoek was. De ster had gewoon meer zware elementen dan zou moeten, gebaseerd op bekende snelheden en energieën van dode sterren.
Die extra hoeveelheden van deze elementen moesten ergens vandaan komen. Het team stelde vast dat de ster ongeveer 13 miljard jaar geleden is ontstaan, vrij vroeg in de tijdlijn van het heelal, uit de nasleep van een gigantische hypernova. Hypernova’s zijn eigenlijk een soort supernova; ze beschrijven stellaire explosies die ongeveer 10 keer energieker zijn dan een gewone supernova.
Omdat de ster zo’n laag ijzergehalte heeft moet hij zijn ontstaan toen ons sterrenstelsel nog heel erg jong was. Gezien het korte tijdsbestek is het gemakkelijker om alle elementen in een enkele gebeurtenis (magnetorotationele hypernova) te produceren dan in het neutronensterfusiescenario.
Het team gelooft dan deze enorme, gemagnetiseerde, snel draaiende ster 13 miljard jaar geleden instortte en elementen naar alle kanten op blies. Modellen suggereren dan hypernovae mogelijk een grotere rol hebben gespeeld bij het vormgeven van de galactische chemie die we vandaag de dag zien.
Het vinden van meer sterren met een vergelijkbare samenstelling zal het team waarschijnlijk helpen begrijpen hoe belangrijk hypernova’s waren in de vroege kosmische keuken. Voorlopig is SMSS J200322.54-114203.3 de enige indicator van het elementaire mysterie in het algemeen.
Eerste publicatie: 8 juli 2021
Bron: Gizmodo en anderen
