Titaniumbellen kunnen de sleutel vormen in onderzoek naar exploderende sterren

Cassiopeia A is een grote bol van heet, uitzettend gas. Het is het recentste overblijfsel van een geëxplodeerde ster, voor zover bekend. De explosie gebeurde zo’n 340 jaar geleden. Het licht van de supernova bereikte onze aarde voor het eerst rond 1670.

Onderzoekers bekijken Cassiopeia A vaak, omdat het naar astronomische normen redelijk dichtbij is. We kunnen op die manier veel leren over de evolutie van het universum. Wanneer sterren ontploffen, komen hun elementen in de ruimte terecht. Via telescopen zoals NASA’s Chandra X-ray observatorium kunnen wetenschappers ontdekken welke van Cassiopeia A komen.

Er is geweten dat zelfs sterren met een massa groter dan 10 keer onze zon exploderen wanneer ze geen brandstof meer hebben, maar wetenschappers weten niet precies waarom. De explosies hebben ervoor gezorgd dat bepaalde elementen, zoals goud en titanium, overal in ons universum teruggevonden kunnen worden.

“Wetenschappers denken dat het meeste van het titanium dat we gebruiken in ons dagelijks leven geproduceerd is bij het exploderen van sterren”, zegt Toshiki Sato, de hoofdauteur van de studie en assistent-professor aan de Rikkyo-universiteit in Tokio, Japan. 

Wanneer sterren exploderen, veranderen ze in een zwart gat of een neutronenster. Bij een neutronenster ontstaan nieuwe elementen. Toen wetenschappers dat fenomeen onderzochten, ontdekten ze dat de energie snel opbrandt, wat ervoor zorgt dat schokgolf vastloopt. Zo wordt een supernova-explosie voorkomen. 

Nieuwe computersimulaties suggereren een ontbrekend element waardoor de supernova kan doorgaan: neutrino’s. Deze spookachtige deeltjes met een lage massa, gecreëerd wanneer een neutronenster wordt gevormd, kunnen bellen van elementen aanzetten die wegschieten, de schokgolf voortstuwen en een supernova mogelijk maken.

De explosie die de Cassiopeia A-supernova veroorzaakte, werd volgens de nieuwe studie waarschijnlijk aangedreven door neutrino’s. Data van NASA’s Chandra tonen dat sommige structuren weggingen van de supernova. De structuren bevatten titanium en chromium, samen met ijzer.

“We hebben nog nooit eerder die titaniumbellen gezien in de overblijfselen van een supernova. Dit resultaat konden we alleen krijgen door de extreem scherpe afbeeldingen van Chandra”, zegt Keiichi Maeda, co-auteur van de studie en professor aan de Kyoto-universiteit in Japan. “Onze bevindingen zijn een belangrijke stap in het ontdekken hoe deze sterren exploderen tot supernova’s.” 

Het onderzoek betekent dat titaniumfragmenten gecreëerd werden, diep in de ster, toen de supernova plaatsvond. De hoeveelheid titanium geproduceerd door deze supernova is meer dan de totale massa van de aarde. De bevindingen ondersteunen ook de theorie dat explosies gedreven door neutrino’s sommige sterexplosies kunnen verklaren.