Supernova

Een supernova is een ster die een gigantische ontploffing ondergaat. Er blijft alleen een kleine, zeer zware kern over. Het meervoud van supernova is supernovae.

Aan het eind van zijn levensloop heeft een zware ster alleen in zijn buitenste lagen nog waterstof. Meer naar binnen toe komen voornamelijk zwaardere elementen voor zoals helium, koolstof, magnesium, zuurstof en silicium. De kern van zo'n ster bestaat zelfs voor een deel uit ijzer. Natuurlijk niet in vaste vorm. Daar is de temperatuur binnen in de ster immers veel te hoog voor. Alle stoffen kunnen in sterren alleen maar in gasvorm voorkomen.

Nu kan het bij zulke zware sterren gebeuren, dat de kern volledig in elkaar stort. We zeggen dat de kern van de ster implodeert. Een implosie is een ontploffing naar binnen toe, dus het omgekeerde van een explosie. Bij een implosie van de kern komen geweldige hoeveelheden energie vrij.

Daardoor vindt in de buitenlagen van de ster eveneens een hevige uitbarsting plaats. De buitenlagen van de ster worden de ruimte ingeslingerd. Alleen de ineengestorte kern blijft over. Zo'n uitbarsting noemen we een supernova.

Supernovae zijn erg zeldzaam. Waarschijnlijk komen er in ons melkwegstelsel maar enkele per eeuw voor. Daar komt nog bij dat we de meeste supernovae in ons melkwegstelsel niet kunnen waarnemen. Het licht van de explosie wordt teveel verzwakt door stof en gas dat zich tussen de sterren bevindt ( inter stellaire absorptie noemen we dat). Wel worden er jaarlijks enkele tientallen supernovae in andere sterrenstelsels waargenomen. Soms zijn deze net zo helder als het sterren stelsel zelf. Hieruit blijkt wel hoeveel energie er vrij komt tijdens zo'n supernova-explosie. Die energie kan wel een miljoen keer groter zijn als bij een gewone nova uitbarsting. Een supernova heeft een lichtkracht die wel zo'n vier miljard keer groter is dan de lichtkracht van de zon. Dat betekent dat er bij een supernova in één seconde net zoveel energie vrijkomt als bij de zon in vier miljard seconden. Dat is 130 jaar! Eén van de bekendste supernovae verscheen in het jaar 1054 in het sterrenbeeld Stier. Het restant van deze gigantische explosie kunnen we nog steeds waarnemen. Het is de beroemde Krabnevel. De supernova waardoor de Krabnevel is ontstaan was zó helder, dat hij zelfs 23 dagen lang midden op de dag met het blote oog zichtbaar is geweest. Het verschijnsel is beschreven in Chinese en Japanse kronieken. Vooral in China werd er in die tijd veel aan sterrenkunde gedaan. De grootste helderheid van de supernova uit 1054 is waarschijnlijk magnitude-6 geweest. Dat is ongeveer vijf keer zo helder dan de grootste helderheid van de planeet Venus. Of bijna honderd keer zo helder dan Sirius, de helderste ster aan de hemel.

Een andere bekende supernova is de supernova van Tycho die in 1572 in het sterrenbeeld Cassiopeia verscheen. De grootste helderheid van deze supernova was ongeveer magnitude -4,1. Dat is net zo helder als Venus. In 1604 verscheen een supernova die naar Kepler is genoemd. Deze bereikte een maximale helderheid van magnitude -2,6.

Sinds het begin van onze jaartelling zijn er in ons Melk wegstelsel supernovae verschenen in de jaren 185, 396, 437, 827, 1006, 1054, 1181, 1203, 1230, 1572 en 1604. Rond het jaar 1700 moet er bovendien in het sterrenbeeld Cassiopeia een supernova opgevlamd zijn. Dat hebben sterrenkundigen afgeleid uit de zeer sterke radiostraling die ze uit een bepaald gebied aan de hemel ontvingen. Het is wel vreemd dat er geen enkele waarneming van deze supernova bekend is.

Sinds 1930 onderscheiden we twee typen supernovae. Ze worden type I en type II genoemd. Ze hebben een verschillend hel derheidsverloop. Bij beide typen neemt de helderheid bij de uitbarsting in zeer korte tijd toe totdat de grootste helderheid is bereikt. Bij een supernova van type I wordt de helderheid dan gedurende ongeveer een maand snel kleiner.

Hierna verloopt de helderheidsafname langzamer.

Bij supernovae van type II daalt de helderheid na het maximum enkele weken lang wat minder snel dan bij die van het type I. Hierna verloopt de helderheidsafname gedurende een maand of twee nóg trager. Dan opeens daalt de helderheid weer sneller. De absolute magnitude van supernovae van type I is gemiddeld -18,7 en bij die van type II -16,3. Daaruit volgt dat supernovae van type I gemiddeld ongeveer tien keer zo veel licht uitstralen dan die van type II (Een verschil van 2« magnitude komt namelijk overeen met een factor 10 in helderheid). Waar schijnlijk komen supernovae van type II vijf keer zo vaak voor als die van type I.

Alhoewel supernovae slechts enkele keren per eeuw in een sterrenstelsel voorkomen zijn er toch al vele waargenomen.

Dat komt omdat er miljarden sterrenstelsels zijn.

Op 23 februari 1987 ontplofte in een naburig sterrenstelsel, de Grote Magelhaense Wolk, een ster. Helaas was deze mooiste supernova-uitbarsting alleen op het zuidelijk halfrond te zien. De ster was aan het eind van z'n levensloop gekomen.

Hij heette Sanduleak -690202 en z'n resten worden aangeduid als supernova SN1987A. Inmiddels zijn de buitenlagen al ver uitgedijd en kunnen we de resten van de ster in elke fase bestuderen.

De ster was op het laatst een zogeheten blauwe superreus, die wel twintig keer zo zwaar was als de zon. Daarvoor was Sanduleak -690202 een rode superreus, maar vlak voor de ontploffing ontdeed hij zich al van z'n buitenste laag, waardoor diepere en dus hetere en blauwere lagen aan de oppervlakte kwamen.

De explosie op 23 februari 1987 werd gevolgd door het wegslingeren van materiaal met een snelheid van 10.000 kilometer per seconde. De helderheid nam snel toe tot 260 miljoen keer die van de zon, maar bereikte pas in juni 1987 z'n maximum. Nog steeds worden de uitdijende resten van SN1987A scherp in de gaten gehouden. Recente opnamen met de Hubble Space Telescope laten prachtige, elkaar doorsnijdende ringen zien, waarschijnlijk een gevolg van het botsen van buitenlagen die op verschillende tijdstippen zijn afgestoten.

SN1987A is de eerste supernova waarvan we de explosie en de uitdijing vanaf het begin hebben kunnen volgen. De waar genomen verschijnselen zijn in grote lijnen in overeen stemming met de eerder geformuleerde theorie over supernova explosies. Die was gebaseerd op waarnemingen van soms wel 10.000 jaar oude supernovaresten, met de meest bekende de reeds vermelde Krabnevel.

Omdat zware sterren doorgaans vele miljoenen jaren leven, zijn supernovae zeldzaam. Het kan daarom best tientallen jaren duren eer er opnieuw een supernova zo dicht in onze buurt verschijnt.