Astronomen hebben met gegevens van de SMARTS 1,5-meter telescoop van de Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), een programma van NSF's NOIRLab, de eerste bevestigde waarneming gedaan van een stersysteem dat ooit een kilonova zal vormen, de ultrakrachtige, goudproducerende explosie die ontstaat door het samensmelten van neutronensterren. Deze stelsels zijn zo fenomenaal zeldzaam dat er in de hele Melkweg slechts ongeveer 10 van dergelijke stelsels zouden bestaan.
Astronomen die de SMARTS 1,5-meter telescoop van het Inter-Amerikaanse observatorium Cerro Tololo in Chili gebruiken, een programma van NSF's NOIRLab, hebben het eerste voorbeeld ontdekt van een fenomenaal zeldzaam type dubbelstersysteem, dat aan alle voorwaarden voldoet om uiteindelijk een kilonova te veroorzaken, de ultrakrachtige, goudproducerende explosie die ontstaat door botsende neutronensterren. Een dergelijke opstelling is zo zeldzaam dat er in het hele Melkwegstelsel slechts ongeveer 10 van dergelijke systemen zouden bestaan. De bevindingen worden vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
Dit ongewone stelsel, bekend als CPD-29 2176, bevindt zich op ongeveer 11.400 lichtjaar van de aarde. Het werd voor het eerst geïdentificeerd door NASA's Neil Gehrels Swift Observatory. Dankzij latere waarnemingen met de 1,5-meter SMARTS-telescoop konden astronomen de baankenmerken en de soorten sterren waaruit dit systeem bestaat, afleiden, een neutronenster die is ontstaan door een ultra-gestripte supernova en een dicht in een baan om de massieve ster die bezig is zelf een ultra-gestripte supernova te worden.
Een ultragestripte supernova is de einde-explosie van een zware ster waarvan de buitenste atmosfeer grotendeels is weggeslagen door een begeleidende ster. Deze soort supernova mist de explosieve kracht van een traditionele supernova, die anders een nabije begeleidende ster uit het systeem zou "schoppen".
"De huidige neutronenster zou zich moeten vormen zonder zijn begeleider uit het systeem te stoten. Een ultragestripte supernova is de beste verklaring waarom deze begeleidende sterren zich in zo'n nauwe baan om het stelsel bevinden," aldus Noel D. Richardson van Embry-Riddle Aeronautical University en hoofdauteur van het artikel. "Om ooit een kilonova te creëren, zou de andere ster ook moeten exploderen als een ultragestripte supernova, zodat de twee neutronensterren uiteindelijk zouden kunnen botsen en samensmelten."
Naast de ontdekking van een ongelooflijk zeldzame kosmische rariteit, kan het vinden en bestuderen van kilonova-progenitorstelsels zoals deze astronomen helpen het mysterie te ontrafelen van hoe kilonova's ontstaan, en licht werpen op de oorsprong van de zwaarste elementen in het heelal.
"Astronomen hebben geruime tijd gespeculeerd over de precieze omstandigheden die uiteindelijk tot een kilonova zouden kunnen leiden," aldus NOIRLab-astronoom en co-auteur André-Nicolas Chené. "Deze nieuwe resultaten tonen aan dat, in ten minste enkele gevallen, twee neutronensterren kunnen samensmelten wanneer een van hen is ontstaan zonder een klassieke supernova-explosie."
Het produceren van zo'n ongewoon systeem is echter een lang en onwaarschijnlijk proces. "We weten dat de Melkweg minstens 100 miljard sterren bevat en waarschijnlijk honderden miljarden meer. Dit opmerkelijke binaire systeem is in wezen een systeem van één op tien miljard", aldus Chené. "Vóór onze studie was de schatting dat er slechts één of twee van dergelijke systemen zouden bestaan in een spiraalvormig sterrenstelsel als de Melkweg." Hoewel dit stelsel alles in zich heeft om uiteindelijk een kilonova te vormen, is het aan toekomstige astronomen om die gebeurtenis te bestuderen. Het zal minstens een miljoen jaar duren voordat de zware ster zijn leven beëindigt als een titanische supernova-explosie en een tweede neutronenster achterlaat. Dit nieuwe stellaire overblijfsel en de reeds bestaande neutronenster zullen dan geleidelijk naar elkaar toe moeten trekken in een kosmisch ballet, waarbij ze langzaam hun baanenergie verliezen als gravitatiestraling.
Wanneer zij uiteindelijk samensmelten, zal de resulterende kilonova-explosie veel krachtigere zwaartekrachtsgolven produceren en in zijn kielzog een grote hoeveelheid zware elementen, waaronder zilver en goud, achterlaten.
"Dit systeem laat zien dat sommige neutronensterren worden gevormd met slechts een kleine supernovakick," concludeerde Richardson. "Naarmate we de groeiende populatie van systemen als CPD-29 2176 beter begrijpen, krijgen we inzicht in hoe rustig sommige stellaire sterfgevallen kunnen zijn en of deze sterren kunnen sterven zonder traditionele supernovae."
Bron: NOIRLab
