Hubble legt 3 gezichten vast van evoluerende supernova in het vroege heelal

[univers]

Drie verschillende momenten in een verre supernova-explosie werden vastgelegd in een enkele momentopname door NASA's Hubble-ruimtetelescoop. De ster explodeerde meer dan 11 miljard jaar geleden, toen het universum minder dan een vijfde van zijn huidige leeftijd van 13,8 miljard jaar was.

Dit is de eerste gedetailleerde blik op een supernova zo vroeg in de geschiedenis van het heelal. Het onderzoek kan wetenschappers helpen meer te weten te komen over de vorming van sterren en sterrenstelsels in het vroege heelal. De supernovabeelden zijn ook bijzonder omdat ze de vroege stadia van een stellaire explosie laten zien.


Hubble-ruimtetelescoop. Het licht van de supernova, die zich achter de melkwegcluster Abell 370 bevond, werd door de immense zwaartekracht van de cluster met meerdere lenzen omgeven.
Credits: WETENSCHAP: NASA, ESA, STScI, Wenlei Chen (UMN), Patrick Kelly (UMN), Hubble Frontier Fields

"Het is vrij zeldzaam dat een supernova in een heel vroeg stadium kan worden gedetecteerd, omdat dat stadium erg kort is", legt Wenlei Chen uit, eerste auteur van het artikel en een postdoctoraal onderzoeker aan de School of Physics and Astronomy van de University of Minnesota. "Het duurt slechts enkele uren tot een paar dagen en kan gemakkelijk worden gemist, zelfs voor een detectie in de buurt. Bij dezelfde belichting kunnen we een reeks beelden zien, zoals meerdere gezichten van een supernova."

Dit was mogelijk door een fenomeen genaamd zwaartekrachtlensing, dat voor het eerst werd voorspeld in de algemene relativiteitstheorie van Einstein. In dit geval fungeerde de immense zwaartekracht van de melkwegcluster Abell 370 als een kosmische lens, waardoor het licht van de verder weg gelegen supernova achter de cluster werd afgebogen en vergroot.

De kromtrekking produceerde ook meerdere afbeeldingen van de explosie over verschillende tijdsperioden die allemaal tegelijkertijd op de aarde aankwamen en werden vastgelegd in één Hubble-afbeelding. Dat was alleen mogelijk omdat de vergrote beelden verschillende routes door de cluster namen, zowel door verschillen in de lengte van de paden die het supernovalicht volgde, als door de vertraging van de tijd en de kromming van de ruimte als gevolg van de zwaartekracht.

De Hubble-belichting legde ook de snelle kleurverandering van de vervagende supernova vast, wat duidt op temperatuurverandering. Hoe blauwer de kleur, hoe heter de supernova is. De vroegst vastgelegde fase lijkt blauw. Toen de supernova afkoelde, werd het licht roder.

"Je ziet verschillende kleuren in de drie verschillende afbeeldingen", zegt Patrick Kelly, onderzoeksleider en een assistent-professor aan de School of Physics and Astronomy van de University of Minnesota. “Je hebt de massieve ster, de kern stort in, hij veroorzaakt een schok, hij warmt op, en dan zie je hem gedurende een week afkoelen. Ik denk dat dat waarschijnlijk een van de meest verbazingwekkende dingen is die ik ooit heb gezien!”

Dit is ook de eerste keer dat astronomen de grootte van een stervende ster in het vroege heelal konden meten. Dit was gebaseerd op de helderheid en de afkoelsnelheid van de supernova, die beide afhankelijk zijn van de grootte van de voorloperster. Hubble-waarnemingen laten zien dat de rode superreus wiens supernova-explosie de onderzoekers ontdekten ongeveer 500 keer groter was dan de zon.


Door middel van een "truc" van lichtbuigende zwaartekracht legde de Hubble-ruimtetelescoop drie verschillende momenten vast tijdens de explosie van een zeer verre supernova - alles in één momentopname!
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Chen, Kelly en een internationaal team van astronomen vonden deze supernova door de Hubble-gegevensarchieven te doorzoeken op zoek naar voorbijgaande gebeurtenissen. Chen schreef algoritmen voor machinaal leren om deze gebeurtenissen te vinden, maar dit was de enige tijdelijke identificatie.

Chen en Kelly hebben allebei tijd gepland voor NASA's James Webb Space Telescope om nog verder weg gelegen supernova's te observeren. Ze hopen bij te dragen aan een catalogus van zeer verre supernova's om astronomen te helpen begrijpen of de sterren die vele miljarden jaren geleden bestonden, anders zijn dan die in het nabije heelal.

De paper van het team, getiteld "Shock cooling of a red-superreus supernova at redshift 3 in lensed images", zal op 10 november in Nature worden gepubliceerd.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... y-universe