Astronomisch Nieuws

Supernovae kunnen gevaarlijk zijn voor de bewoonbaarheid van planeten

De nasleep van supernovae produceert altijd röntgenstraling, maar als de schokgolf van de supernova op dicht omringend gas inslaat, kan deze een bijzonder grote dosis röntgenstraling produceren die maanden tot jaren na de explosie aankomt en tientallen jaren kan aanhouden, volgens röntgenwaarnemingen van 31 supernovae en hun nasleep door de Chandra röntgentelescoop van de NASA, de Swift- en NuSTAR-missies van de NASA en de XMM-Newton ruimtetelescoop van de ESA. Deze dreiging kan de atmosferen van planeten tot op 160 lichtjaar afstand beschadigen. De Aarde loopt momenteel geen gevaar voor een dergelijke bedreiging omdat er binnen deze afstand geen potentiële supernovaproducenten zijn, maar zij kan in het verleden wel met een dergelijke blootstelling aan röntgenstraling te maken hebben gehad.

röntgensupernova, artist impressie
Illustratie van een aardse exoplaneet na blootstelling aan röntgenstraling. Credit: NASA / CXC / M. Weiss.

Vóór deze nieuwe studie was het meeste onderzoek naar de gevolgen van supernova-explosies gericht op het gevaar van twee perioden; de intense straling die een supernova produceert in de dagen en maanden na de explosie en de energetische deeltjes die honderden tot duizenden jaren later aankomen.

Maar zelfs deze alarmerende dreigingen catalogiseren niet volledig de gevaren in de nasleep van een geëxplodeerde ster.

Astronoom Ian Brunton van de universiteit van Illinois en zijn collega’s ontdekten dat tussen deze twee eerder vastgestelde gevaren nog een ander gevaar schuilt.

“Als een stortvloed van röntgenstraling over een nabije planmeet raast zou de straling de atmosferische atmosfeer van de planeet ernstig veranderen”, aldus Brunton.

Voor aan aardse planeet zou dit proces een aanzienlijk deel van de ozonlaag kunnen wegvagen, die het leven uiteindelijk beschermt tegen de gevaarlijke ultraviolette straling van zijn gastheerster.

Als een planeet met de biologie van de Aarde zou worden getroffen door aanhoudende hoogenergetische straling van een nabije supernova, vooral een die een sterke wisselwerking heeft met zijn omgeving, zou dat kunnen leiden tot de ondergang van een groot aantal organismen, vooral mariene organismen die aan de basis van de voedselketen staan.

Deze effecten kunnen groot genoeg zijn om een massa-extinctie te veroorzaken.

Omdat er geen supernovae binnen de röntgengevaarlijke zone zijn loopt de Aarde nu geen gevaar voor een gebeurtenis als deze. Het kan echter zo zijn dat dergelijke gebeurtenissen in het verleden een rol hebben gespeeld op Aarde.

Er zijn sterke aanwijzingen dat supernovae 2 – 8 miljoen jaar geleden voorkwamen tussen ongeveer 60 tot 500 lichtjaar van de Aarde.

De Aarde bevindt zich in de Lokale Bubbel, een nog steeds uitdijende bel van heet gas met een lage dichtheid, omgeven door een schil van koud gas die ongeveer 1000 lichtjaar omspant.

De uitdijing van sterren nabij het oppervlak van de Lokale Bubbel impliceert dat deze is ontstaan uit een uitbarsting van stervorming en supernovae nabij het centrum van de bubbel, ongeveer 14 miljoen jaar geleden.

De massieve jonge sterren die verantwoordelijk waren voor de supernova-explosiesstonden toen veel dichter bij onze planeet dan zulke sterren nu zijn, waardoor de Aarde in het verleden een veel groter risico liep door deze supernovae.

Hoewel dit bewijs geen verband legt tussen supernovae en een bepaalde massa-uitsterving op Aarde wijst het er wel op dat kosmische explosies onze planeet in de loop van haar geschiedenis hebben beïnvloed.

Hoewel de Aarde en het zonnestelsel zich momenteel in een veilige zone bevinden wat betreft mogelijke supernova-explosies geldt dat niet voor veel andere planeten in ons sterrenstelsel.

Deze hoogenergetische gebeurtenissen zouden de gebieden in ons sterrenstelsel, bekend als de Galactische Bewoonbare Zone, waar de omstandigheden bevorderlijk zouden zijn voor het leven zoals wij dat kennen, in feite verkleinen.

Omdat röntgenwaarnemingen van supernovae schaars zijn, vooral van de soort die een sterke wisselwerking met hun omgeving vertoont, stellen de auteurs dat vervolgwaarnemingen van op elkaar inwerkende supernovae gedurende maanden en jaren na de explosie waardevol zouden zijn.

Verder onderzoek naar röntgenstraling van supernovae is niet alleen waardevol om de levenscyclus van sterren te begrijpen, maar heeft ook gevolgen voor gebieden als astrobiologie, paleontologie en de aard- en planeetwetenschappen.

De bevindingen werden op 19 april 2023 in de Astrophysical Journal gepubliceerd.

Artikel: Ian R. Brunton et al. 2023. X-Ray-luminous Supernovae: Threats to Terrestrial Biospheres. ApJ 947, 42; doi: 10.3847/1538-4357/acc728

Eerste publicatie: 23 april 2023
Bron: sci-news