Het zonnestelsel heeft in zijn beginjaren mogelijk flink te lijden gehad van een nabije supernova-explosie. Tot deze conclusie komt een Nederlands/Hongaars team op basis van gedetailleerde computerberekeningen. Het supernovascenario verklaart onder andere waardoor het baanvlak van de planeten gekanteld is ten opzichte van de evenaar van de zon en waarom het zonnestelsel aan de buitenkant abrupt ophoudt.
Het zonnestelsel kent verscheidene lastig te verklaren eigenaardigheden. Zo maakt het gemiddelde baanvlak van de planeten een hoek van 5,6 graden ten opzichte van de evenaar van de zon. Daarnaast houdt ons zonnestelsel al op bij 45 keer de afstand aarde-zon, terwijl er net daarbinnen een rijke ring van ruimtepuin is, de Kuipergordel. Bij veel andere sterren strekken dergelijke puinschijven zich doorgaans uit tot wel 400 keer de afstand aarde-zon.
Onderzoekers van de Universiteit Leiden en van de Hongaarse Academie van wetenschappen beargumenteren dat deze eigenaardigheden het gevolg zijn van een supernova-explosie dicht in de buurt van het jonge zonnestelsel. Onze zon bevond zich toen waarschijnlijk in een cluster van enkele duizenden sterren, waarvan er een ontploft kan zijn als een supernova.
Leidse supercomputerberekeningen
De onderzoekers rekenden de gevolgen van een supernova voor ons zonnestelsel door. Hiervoor gebruikten zij de in Leiden ontwikkelde simulatiesoftware genaamd Astrophysical Multipurpose Software Environment. De berekeningen werden uitgevoerd op de speciaal in Leiden gebouwde supercomputer Little Green Machine-II. Met behulp van deze berekeningen konden de onderzoekers de afstand en de richting van de supernova berekenen.
De onderzoekers concluderen dat de supernova moet zijn ontploft op een afstand van 0,5 tot 1,3 lichtjaar, onder een hoek van 35 tot 60 graden ten opzichte van de stofschijf rond de zon in de periode waarin de aardachtige planeten nog niet waren gevormd. Onderzoeksleider Simon Portegies Zwart (Universiteit Leiden): "Het mooie is dat onze berekeningen twee problemen in een klap oplossen. De supernova verklaart zowel het kantelen van de planeetbanen als de begrenzing van het zonnestelsel. Mogelijke alternatieve verklaringen voor beide aspecten afzonderlijk bestonden al, maar een enkele verklaring voor beide verschijnselen is veel bevredigender."
Het afkappen en kantelen van de stofschijf om de zon werd volgens de onderzoekers niet veroorzaakt door de supernova zelf, maar door de nucleaire schokgolf van de gloeiendhete buitenlagen van de ontploffende ster die het zonnestelsel ramde. Er zat ongeveer dertig jaar tussen het ontploffen van de ster en het moment dat de nucleaire schokgolf het zonnestelsel bereikte. De aarde was toen nog niet gevormd, maar mogelijk zijn de sporen van de supernovaschokgolf nog wel zichtbaar in de chemische en isotopische samenstelling van de oudste gesteenten in het zonnestelsel.
Een dergelijke supernova-explosie, dichtbij het zonnestelsel, zal nu niet meer plaatsvinden. De dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri, bevindt zich op 4,2 lichtjaar afstand, maar deze ster is veel te licht om te eindigen als supernova. De dichtstbijzijnde supernova-kandidaat die in de komende tienduizenden jaren mogelijk ontploft, is Betelgeuze. Medeauteur Inti Pelupessy (Netherlands eScience Center): "Op een afstand van 723 lichtjaar zal die supernova niet meer dan een spectaculair vuurwerk opleveren."
Volgens astrofysicus Maria Lugaro (Research Center for Astronomy and Earth Sciences of the Hungarian Academy of Sciences) kan de supernova ook een verklaring zijn voor diverse chemische en mineralogische eigenaardigheden in ons zonnestelsel: "Misschien zorgde de hitte van de supernova er bijvoorbeeld voor dat de instabiele isotopen aluminium-26 en ijzer-60 in glasachtige micrometeorieten konden worden ingekapseld. We vinden dergelijk isotopen namelijk op aarde, maar ze kunnen hier niet zijn ontstaan."
Wetenschappelijk artikel
The consequences of a nearby supernova on the early Solar System. Door Simon Portegies Zwart, Inti Pelupessy, Arjen van Elteren, Thomas Wijnen, Maria Lugaro. Geaccepteerd voor publicatie in Astronomy & Astrophysics. (gratis preprint)
Zonnestelsel in beginjaren geroosterd door supernova
