Astronomen hebben aanwijzingen gevonden dat de Melkweg, net als andere sterrenstelsels, mogelijk duizenden oude sterren bevat die door hun snelle rotatie intact blijven, maar exploderen als supernova wanneer ze langzamer gaan draaien. Rosanne Di Stefano (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics CfA), Joke Claeys (Sterrekundig Instituut Universiteit Utrecht) en Rasmus Voss (Radboud Universiteit Nijmegen) ontdekten dat het impulsmoment (de hoeveelheid draaiing) een belangrijke verklaring zou kunnen zijn voor de vraag of een witte dwerg zijn leven al dan niet eindigt als supernova. Hun bevindingen zijn op 1 september gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters.
Een witte dwerg is het compacte overblijfsel van een ster (kleiner dan 1,4 zonsmassa’s, de zogeheten Chandrasekhar-limiet), waarbinnen geen kernfusie meer plaatsvindt. Zodra de witte dwerg zwaarder wordt, stort hij onder invloed van de zwaartekracht in. De temperatuur en de druk in het inwendige van de ster worden zo groot, dat er een gigantische kernexplosie ontstaat: een type Ia supernova.
Er zijn twee gangbare theorieën over de manier waarop een witte dwerg de Chandrasekhar-limiet overschrijdt en als type Ia supernova ontploft. Er kan gas van een begeleidende donorster op de witte dwerg vallen (accretie) of twee witte dwergen kunnen botsen. De meeste astronomen denken dat het eerste scenario het meest waarschijnlijke is. Echter, bij de meeste type Ia supernova’s ontbreken aanwijzingen dat die theorie correct is. Zo zouden in dat scenario kleine hoeveelheden waterstof- en heliumgas in de buurt van de explosie gevonden moeten worden, maar dat is niet het geval. Dat gas zou afkomstig moeten zijn van materie die niet op de witte dwerg is gevallen, of van de begeleidende ster.
Di Stefano, Claeys en Voss suggereren nu dat de ‘spin’ (rotatie) van de witte dwerg de sleutel is tot de oplossing van dit probleem. Een proces van sneller en langzamer draaien zou kunnen leiden tot een lange vertraging tussen het moment van accretie en de explosie. Als een witte dwerg meer massa krijgt, wordt ook het impulsmoment groter, wat de ‘spin’ versnelt. Als de witte dwerg voldoende rotatiesnelheid heeft, kan de rotatie ervoor zorgen dat hij de 1,4 zonsmassa-limiet overschrijdt en een super-Chandrasekhar-massa ster wordt. Zodra de accretie stopt, zal de witte dwerg geleidelijk afremmen. Uiteindelijk is zijn ‘spin’ onvoldoende om de zwaartekracht te weerstaan en zal er een Type Ia supernova ontstaan.
“Wij tonen aan dat de toename en afname van de rotatie van de witte dwerg belangrijke consequenties kunnen hebben en dat astronomen het impulsmoment dus serieus moeten nemen, ook al is het ingewikkelde materie”, zegt eerste auteur Di Stefano. Het proces van langzamer draaien kan een vertraging veroorzaken van een miljard jaar tussen het einde van de accretie en de supernova-explosie. In deze periode kan de begeleidende ster oud worden en ontwikkelen tot een tweede witte dwerg, terwijl al het omliggende materiaal wordt verspreid. “Door te kijken naar het voorkomen van deze explosies, proberen we een beter beeld te krijgen van deze processen”, voegt co-auteur Joke Claeys daaraan toe.
In de Melkweg zien we ongeveer drie Type Ia supernova’s in de 1000 jaar. Als een super-Chandrasekhar-massa witte dwerg er 10 miljoen jaar over doet om af te remmen en te ontploffen, zou dat betekenen dat er tientallen van dit soort nog niet ontplofte systemen zijn binnen een afstand van een paar duizend lichtjaar van de aarde.
Deze supernova-voorlopers zijn moeilijk te ontdekken, maar nieuwe faciliteiten (o.a. Pan-STARRS en de Large Synoptic Survey Telescope) zullen dat wél kunnen. “Wij kijken er naar uit om deze ‘tikkende tijdbommen’ te gaan vinden”, zegt de Nijmeegse astronoom Rasmus Voss.
Melkweg bevat mogelijk duizenden ‘tikkende tijdbommen’
